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WO2002059384A2 - Acier isotrope a haute resistance, procede de fabrication de toles et toles obtenues - Google Patents

Acier isotrope a haute resistance, procede de fabrication de toles et toles obtenues Download PDF

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Publication number
WO2002059384A2
WO2002059384A2 PCT/FR2002/000225 FR0200225W WO02059384A2 WO 2002059384 A2 WO2002059384 A2 WO 2002059384A2 FR 0200225 W FR0200225 W FR 0200225W WO 02059384 A2 WO02059384 A2 WO 02059384A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steel
weight
sheet
heat treatment
content
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/000225
Other languages
English (en)
Other versions
WO2002059384A3 (fr
Inventor
Joël MARSAL
Dominique Mescolini
Original Assignee
Usinor
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Usinor filed Critical Usinor
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Priority to DE60200586T priority patent/DE60200586T2/de
Priority to BRPI0216103A priority patent/BRPI0216103B1/pt
Priority to CA002435938A priority patent/CA2435938C/fr
Priority to PL362127A priority patent/PL196846B1/pl
Priority to EP02706824A priority patent/EP1354070B1/fr
Priority to JP2002559865A priority patent/JP4018984B2/ja
Priority to AT02706824T priority patent/ATE268389T1/de
Priority to MXPA03006608A priority patent/MXPA03006608A/es
Priority to UA2003087935A priority patent/UA74872C2/uk
Priority to BR0206643-2A priority patent/BR0206643A/pt
Priority to KR1020037009805A priority patent/KR100879084B1/ko
Publication of WO2002059384A2 publication Critical patent/WO2002059384A2/fr
Publication of WO2002059384A3 publication Critical patent/WO2002059384A3/fr

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    • C21D8/0426—Hot rolling

Definitions

  • the present invention relates to a steel and a sheet of isotropic steel with high resistance having improved mechanical properties and capable of undergoing heat treatment without aging.
  • This type of steel is used in particular for the production of automotive appearance parts with an organic coating.
  • the parts are covered with organic coatings which are cooked during a specific heat treatment, the maximum temperature of which is currently around 250 ° C. for a period close to 30 seconds.
  • this type of heat treatment can lead to a phenomenon of aging of the steel which results in an increase in the elastic limit, a reduction in ductility and above all in the appearance of a limit of elasticity.
  • the existence of this bearing is not acceptable because it is at the origin of the appearance of very visible vermiculations during stamping, giving unacceptable appearance defects.
  • a first object of the invention consists of a steel, the composition of which comprises, expressed in% by weight: 0.03 ⁇ C ⁇ 0.06
  • the carbon content of the composition according to the invention is between 0.03 and 0.06% by weight, since this element significantly lowers the ductility. It is however necessary to have a minimum of 0.03% by weight to avoid any aging problem.
  • the manganese content of the composition according to the invention must be between 0.50 and 1.10% by weight. Manganese improves the yield strength of steel while greatly reducing its ductility. It also decreases the tendency to aging. Below 0.50% by weight, we observes aging problems, while beyond 1.10% by weight, it damages the ductility too much.
  • the silicon content of the composition according to the invention must be between 0.08 and 0.20% by weight. It greatly improves the yield strength of steel while slightly reducing its ductility, but significantly increases its tendency to age. If its content is less than 0.08% by weight, the steel does not have good mechanical characteristics, while if it exceeds 0.20% by weight, there are problems with the appearance of surfaces on which appear tigrages.
  • the ratio of the manganese content to the silicon content is between 4 and 15 in order to avoid any problem of sparking weld brittleness. Indeed, if we place our outside these values, we observe the formation of embrittling oxides during this welding operation.
  • the manganese content is between 0.55 and 0.65% by weight and the silicon content is between 0.08 and 0.12% by weight. This embodiment makes it possible to obtain grades having improved ductility, as well as an elastic limit greater than 220 MPa. In another preferred embodiment of the invention, the manganese content is between 0.95 and 1.05% by weight and the silicon content is between 0.16 and 0.20% by weight. This embodiment makes it possible to obtain grades with high ductility having an improved tensile strength, as well as an elastic limit greater than 260 MPa.
  • the nitrogen content of the composition must be less than 0.007% by weight, preferably less than 0.005% by weight, since this element is detrimental to the mechanical properties of the steel. Its presence in the steel according to the invention results from the development.
  • the boron content of the composition according to the invention must be such that:
  • boron The main function of boron is to fix nitrogen by early precipitation of boron nitrides. It must therefore be present in sufficient quantity to avoid that too much nitrogen remains free, without however exceeding too much the stoichiometric quantity because the residual free quantity could cause metallurgical problems as well as coloration of the coil edges. As an indication, it will be mentioned that the strict stoichiometry is reached for a B / N ratio of 0.77.
  • the aluminum content of the composition according to the invention is between 0.015 and 0.070% by weight, without being of critical importance.
  • Aluminum is present in the grade according to the invention due to the casting process during which this element is added to deoxidize the steel. It is important, however, not to exceed 0.070% by weight, since there would then be problems of inclusion of aluminum oxides, harmful for the mechanical characteristics of the steel.
  • the phosphorus is limited in the steel according to the invention to a content of less than 0.035% by weight, preferably less than 0.015% by weight. It increases the elastic limit of the shade, but it also increases its aging tendency in thermal treatments, which explains its limitation. It is also harmful for ductility.
  • the titanium content of the composition must be less than 0.005% by weight, that of sulfur must be less than 0.015% by weight, that of nickel must be less than 0.040% by weight, that of copper must be less than 0.040% by weight. weight and that in molybdenum must be less than 0.008% by weight.
  • a second subject of the invention consists of a process for manufacturing a sheet of composition in accordance with the invention, comprising:
  • composition according to the invention can be produced in a conventional manner and by any suitable method.
  • the steel can be cast in the form of a semi-finished product, such as a slab, which is heated to a temperature of the order of 1230 ° C. to approximately 1260 ° C. to hot laminate, the end of rolling temperature being higher than Ar3, which is here of the order of 810 ° C. A sheet is thus obtained.
  • the end of rolling temperature is preferably lower than that of point Ar3 increased by 20 ° C.
  • the sheet metal thus produced can be wound at a temperature between 500 and 700 ° C.
  • the sheet is wound at a temperature between 580 and 620 ° C., in order to limit the grain size, which makes it possible to increase the elastic limit.
  • the sheet is then cold rolled with a reduction rate of 50 to
  • a recrystallization heat treatment comprising, preferably, a first step of static annealing under hydrogen at a temperature higher than the recrystallization temperature of the steel for 5 to 15 hours.
  • this recrystallization temperature of the shade is generally between 540 and 570 ° C. This annealing is carried out under hydrogen in order to avoid any problem of coloring of the edges of the sheet.
  • the recrystallization heat treatment also preferably comprises a second step of slow static cooling carried out over a period of more than 30 hours, particularly preferably greater than or equal to 40 hours.
  • This cooling is carried out slowly in order to ensure the perfect stability of the cementite precipitates in the ferritic matrix. It is for this same reason that it is carried out statically which makes it possible to obtain this type of slow cooling.
  • the sheets can then be subjected to work hardening with a skin-pass preferably between 1, 2 and 2.5%, and for example of the order of 1, 5%, which makes it possible to reduce any limit step as much as possible. of residual elasticity. It is preferable not to exceed a rate of 2.5% since the ductility is degraded, but it is also preferable not to drop below 1.2% in order to avoid any aging problem.
  • PAREQ - 0.76 x log (jexp (- ⁇ H / RT) .dt) with ⁇ H: energy of diffusion of carbon in iron (approximately 112 kJ / mol)
  • T temperature of the cycle, which is integrated over the duration of the heat treatment. The warmer or longer the heat treatment, the lower the value of PAREQ. Two different heat treatments, with an identical PAREQ value, will lead to the same result on the same steel grade.
  • the organic coatings discussed in this invention preferably refer to coatings comprising a crosslinkable resin and optionally metal balls such as zinc, for example. These coatings are generally deposited in a thin layer of the order of a few microns and are used in particular to protect the steel against corrosion. If the steel according to the invention is more particularly intended to receive this type of coating, it is understood that it can be used in any application requiring resistance to heat treatments of PAREQ of between 9.80 and 11.50 , whether or not following the application of a coating of any kind.
  • a third object of the invention consists of the isotropic steel sheets of composition in accordance with the present invention and by the sheets obtained by implementing the method according to the invention in its different variants.
  • Isotropic steel sheets are preferred, the steel of which comprises a manganese content of between 0.55 and 0.65% by weight and a silicon content of between 0.08 and 0.12% by weight and which have, after having undergone a heat treatment with a PAREQ value of between 9.8 and 11.5, an elastic limit greater than 220 MPa, an elongation greater than 36% and a work hardening coefficient greater than 0.20.
  • Example 1 Yield strength and tensile strength
  • a steel sheet is made having the composition of each of the flows 1 to 3 in accordance with the invention as well as of the comparative casting 4, by casting a slab which is heated to approximately 1230 ° C. and then rolled. hot, with an end of rolling temperature of 860 ° C in average. It is wound at a temperature of about 585 ° C, then it is cold rolled with a reduction rate of 73%. Annealing is then carried out under hydrogen at approximately 630 ° C. for 7 hours, followed by slow cooling for 30 hours. We end the process with work hardening with a skin pass rate of 1.5%.
  • a first tensile test is then carried out in the transverse rolling direction according to standard NF EN 10002-1 on samples taken at the beginning and at the end of the coil.
  • the sheet is then subjected to a heat treatment having a PAREQ of 10.26 and a second tensile test is carried out according to standard NF EN 10002-1.
  • This heat treatment consists of heating to 250 ° C at a heating rate of 35 ° C per second followed by holding for 30 seconds at this temperature.
  • the tensile curves show first of all that no elastic limit plateau was observed for the flows 1 to 3 according to the invention, whether before or after the heat treatment.
  • the comparative casting 4 which already showed a small plateau before the heat treatment has a plateau of more than 10% after this same treatment, which makes it totally unsuitable for the objectives pursued by the present invention.
  • the casting 3 according to the invention has excellent ductility values, both for the elongation at break and for the work hardening coefficient.
  • the overall anisotropy of a steel is determined by the average normal anisotropy coefficient r: r (0) + r (90) + 2r (45) 4 where r (0), r (90) and r (45) are the values of the normal anisotropy coefficients r in the longitudinal, transverse and oblique directions at 45 °, in the rolling direction.
  • planar anisotropy coefficient ⁇ r can be defined by:
  • the sheet according to the invention thus has a micrographic structure of grains whose elongation is close to 1 and low values of the anisotropy coefficient r.

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Abstract

La présente invention concerne un acier dont la composition comprend, exprimés en % en poids: 0,03 ≤ C ≤ 0,06; 0,50 ≤ Mn ≤ 1,10; 0,08 ≤ Si ≤ 0,20; 0,015 ≤ Al ≤ 0,070; N ≤ 0,007; Ni ≤ 0,040; Cu ≤ 0,040; P ≤ 0,035; S ≤ 0,015; Mo ≤ 0,008; Ti ≤ 0,005 étant entendu qu'elle comprend également du bore en une quantité telle que: 0,65 ≤ B/N ≤ 1,60 le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration, un procédé de fabrication de tôles ayant cette composition et les tôles ainsi obtenues.

Description

Acier isotrope à haute résistance, procédé de fabrication de tôles et tôles obtenues
La présente invention concerne un acier et une tôle en acier isotrope à haute résistance présentant des propriétés mécaniques améliorées et apte à subir un traitement thermique sans vieillissement.
Ce type d'acier est notamment utilisé pour la fabrication de pièces d'aspect pour l'automobile comportant un revêtement organique.
Ces pièces sont généralement mises en forme par emboutissage, ce qui suppose que l'acier présente un bon niveau de ductilité, et soit le plus isotrope possible pour obtenir un bon tendu de pièces. En outre, on recherche également une bonne résistance à l'indentation, ce qui peut être obtenu grâce à une limite d'élasticité élevée.
Avant cette étape de mise en forme, les pièces sont recouvertes de revêtements organiques que l'on fait cuire au cours d'un traitement thermique déterminé, dont la température maximale est actuellement de l'ordre de 250°C pour une durée proche de 30 secondes.
Or, ce type de traitement thermique peut conduire à un phénomène de vieillissement de l'acier qui se traduit par une augmentation de la limite d'élasticité, une réduction de la ductilité et surtout par l'apparition d'un palier de limite d'élasticité. L'existence de ce palier n'est pas acceptable car il est à l'origine de l'apparition de vermiculures très visibles lors de l'emboutissage, donnant des défauts d'aspect rédhibitoires.
Ainsi, d'après EP 0 870 848, on connaît un acier au niobium extra doux et calmé à l'aluminium qui présente de bonnes propriétés de résistance mécanique ainsi que de bonnes propriétés de ductilité, mais qui est sujet au phénomène de vieillissement qui vient d'être décrit, et est donc inapte au dépôt d'un revêtement nécessitant un traitement thermique avant emboutissage. La présente invention a donc pour but de mettre à disposition un matériau métallique isotrope présentant simultanément une limite d'élasticité élevée sans palier, une bonne ductilité et pouvant subir un traitement thermique consécutif au dépôt d'un revêtement organique sans vieillissement. A cet effet, un premier objet de l'invention est constitué par un acier dont la composition comprend, exprimés en % en poids : 0,03 < C < 0,06
0,50 < Mn < 1 ,10 0,08 < Si < 0,20 0,015 < Al < 0,070 N < 0,007 Ni < 0,040
Cu < 0,040 P < 0,035 S < 0,015 Mo < 0,008 Ti < 0,005 étant entendu qu'elle comprend également du bore en une quantité telle que :
0,65 < - < 1 ,60 N le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration. Les présents inventeurs ont en effet découvert que l'équilibre particulier des teneurs en éléments d'alliages permettait d'obtenir de façon surprenante une nuance d'acier présentant l'ensemble des propriétés recherchées.
La teneur en carbone de la composition selon l'invention est comprise entre 0,03 et 0,06% en poids, car cet élément abaisse sensiblement la ductilité. Il est cependant nécessaire d'en avoir un minimum de 0,03% en poids pour éviter tout problème de vieillissement.
La teneur en manganèse de la composition selon l'invention doit être comprise entre 0,50 et 1 ,10% en poids. Le manganèse améliore la limite d'élasticité de l'acier tout en réduisant fortement sa ductilité. Il diminue également la tendance au vieillissement. En dessous de 0,50% en poids, on observe des problèmes de vieillissement, tandis que au-delà de 1 ,10% en poids, il nuit trop à la ductilité.
La teneur en silicium de la composition selon l'invention doit être comprise entre 0,08 et 0,20 % en poids. Il améliore fortement la limite d'élasticité de l'acier tout en réduisant faiblement sa ductilité, mais augmente sensiblement sa tendance au vieillissement. Si sa teneur est inférieure à 0,08% en poids, l'acier ne présente pas de bonnes caractéristiques mécaniques, tandis que si elle dépasse 0,20% en poids, on se heurte à des problèmes d'aspect de surfaces sur lesquelles apparaissent des tigrages. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le rapport de la teneur en manganèse par rapport à la teneur en silicium est compris entre 4 et 15 afin d'éviter tout problème de fragilité de soudure par étincelage. En effet, si on se place en dehors de ces valeurs, on observe la formation d'oxydes fragilisants lors de cette opération de soudage. Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la teneur en manganèse est comprise entre 0,55 et 0,65% en poids et la teneur en silicium est comprise entre 0,08 et 0,12% en poids. Ce mode de réalisation permet d'obtenir des nuances présentant une ductilité améliorée, ainsi qu'une limite d'élasticité supérieure à 220 MPa. Dans un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la teneur en manganèse est comprise entre 0,95 et 1 ,05% en poids et la teneur en silicium est comprise entre 0,16 et 0,20% en poids. Ce mode de réalisation permet d'obtenir des nuances à ductilité importante présentant une résistance à la traction améliorée, ainsi qu'une limite d'élasticité supérieure à 260 MPa. La teneur en azote de la composition doit être inférieure à 0,007% en poids, de préférence inférieure à 0,005% en poids, car cet élément est néfaste pour les propriétés mécaniques de l'acier. Sa présence dans l'acier selon l'invention résulte de l'élaboration.
La teneur en bore de la composition selon l'invention doit être telle que :
0,65 < - < 1 ,60 .
N
Le bore a pour fonction principale de fixer l'azote par précipitation précoce de nitrures de bore. Il doit donc être présent en quantité suffisante pour éviter qu'une trop grande quantité d'azote demeure libre, sans toutefois dépasser trop la quantité stœchiométrique car la quantité résiduelle libre pourrait poser des problèmes métallurgiques ainsi qu'une coloration des rives de bobine. A titre indicatif, on mentionnera que la stœchiométrie stricte est atteinte pour un rapport B/N de 0,77.
La teneur en aluminium de la composition selon l'invention est comprise entre 0,015 et 0,070 % en poids, sans qu'elle présente une importance critique. L'aluminium est présent dans la nuance selon l'invention du fait du procédé de coulée au cours duquel on ajoute cet élément pour désoxyder l'acier. Il importe cependant de ne pas dépasser 0,070% en poids car on rencontrerait alors de problèmes d'inclusions d'oxydes d'aluminium, néfastes pour les caractéristiques mécaniques de l'acier.
Le phosphore est limité dans l'acier selon l'invention à une teneur inférieure à 0,035 % en poids, de préférence inférieure à 0,015 % en poids. Il permet d'augmenter la limite d'élasticité de la nuance, mais il augmente parallèlement sa tendance au vieillissement dans les traitements thermiques, ce qui explique sa limitation. Il est également néfaste pour la ductilité.
La teneur en titane de la composition doit être inférieure à 0,005% en poids, celle en soufre doit être inférieure à 0,015 % en poids, celle en nickel doit être inférieure à 0,040% en poids, celle en cuivre doit être inférieure à 0,040% en poids et celle en molybdène doit être inférieure à 0,008% en poids. Ces différents éléments constituent en réalité les éléments résiduels issus de l'élaboration de la nuance que l'on rencontre le plus souvent. On limite leurs teneurs car ils sont susceptibles de former des inclusions qui diminuent les caractéristiques mécaniques de la nuance.
Un deuxième objet de l'invention consiste en un procédé de fabrication d'une tôle de composition conforme à l'invention, comprenant:
- l'élaboration de l'acier et la coulée d'une brame,
- un laminage à chaud de cette brame pour obtenir une tôle, la température de fin de laminage étant supérieure à celle du point
Ar3,
- un bobinage de la tôle à une température comprise entre 500 et 700°C,
- un laminage à froid de la tôle avec un taux de réduction de 50 à 80%,
- un traitement thermique de recristallisation, - un écrouissage réalisé avec un taux de skin-pass compris de préférence entre 1 ,2 à 2,5%. La composition selon l'invention peut être élaborée de façon classique et par tout procédé adapté.
A l'issue de l'élaboration, l'acier peut être coulé sous forme d'un demi-produit, comme une brame, que l'on réchauffe à une température de l'ordre de 1230°C à 1260°C environ pour la laminer à chaud, la température de fin de laminage étant supérieure à Ar3, qui est ici de l'ordre de 810°C. On obtient ainsi une tôle. La température de fin de laminage est de préférence inférieure à celle du point Ar3 augmentée de 20°C. Après cette opération, on peut procéder au bobinage de la tôle ainsi produite à une température comprise entre 500 et 700°C.
Dans un mode de réalisation préféré, on bobine la tôle à une température comprise entre 580 et 620°C, afin de limiter la taille de grains, ce qui permet d'augmenter la limite d'élasticité. La tôle est ensuite laminée à froid avec un taux de réduction de 50 à
80%, de préférence de 60 à 78%, et subit un traitement thermique de recristallisation comprenant, de préférence, une première étape de recuit statique sous hydrogène à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier pendant 5 à 15 heures. A titre indicatif, cette température de recristallisation de la nuance est généralement comprise entre 540 et 570°C. Ce recuit est effectué sous hydrogène afin d'éviter tout problème de coloration des rives de la tôle.
Le traitement thermique de recristallisation comprend en outre, de préférence, une deuxième étape de refroidissement statique lent effectué en une durée de plus de 30 heures, de façon particulièrement préférée supérieure ou égale à 40 heures. Ce refroidissement est effectué lentement afin de s'assurer de la parfaite stabilité des précipités de cémentite dans la matrice ferritique. C'est pour cette même raison qu'on le réalise de manière statique ce qui permet d'obtenir ce type de refroidissement lent.
Il reste cependant parfaitement possible de réaliser un refroidissement plus rapide et d'obtenir les résultats recherchés dans la présente invention. Les tôles peuvent ensuite être soumises à un écrouissage avec un skin-pass compris de préférence entre 1 ,2 et 2,5%, et par exemple de l'ordre de 1 ,5%, qui permet de réduire au maximum tout palier de limite d'élasticité résiduel. Il est préférable de ne pas dépasser un taux de 2,5% car on dégrade la ductilité, mais il est également préférable de ne pas descendre en dessous de 1 ,2% pou éviter tout problème de vieillissement.
On peut ensuite procéder au dépôt d'un revêtement organique et au traitement thermique nécessaire à sa bonne fixation. Un tel traitement peut, par exemple, consister en un chauffage rapide jusqu'à 250°C avec maintien à cette température pendant 30 secondes environ, suivi d'un refroidissement. Pour pouvoir comparer entre eux deux traitements thermiques effectués à des températures différentes pendant des temps différents, on utilise une grandeur appelée PAREQ qui est définie par :
PAREQ = - 0,76 x log ( jexp(-ΔH/RT).dt) avec ΔH : énergie de diffusion du carbone dans le fer (environ 112 kJ/mol)
T : température du cycle, que l'on intègre sur la durée du traitement thermique. Plus le traitement thermique est chaud ou long, plus la valeur du PAREQ est basse. Deux traitements thermiques différents, ayant une valeur de PAREQ identique, aboutiront au même résultat sur une même nuance d'acier.
Si on considère un traitement thermique portant l'acier à 250°C avec un maintien de 30 secondes à cette température, la valeur de PAREQ est de
10,26. Dans le cadre de la présente invention, on s'intéresse plus particulièrement aux traitements thermiques ayant une valeur de PAREQ comprise entre 9,80 et 11 ,5.
Les revêtements organiques dont il est question dans la présente invention désignent, de préférence, des revêtements comprenant une résine réticulable et éventuellement des billes de métal comme le zinc, par exemple. Ces revêtements sont généralement déposés en couche mince de l'ordre de quelques microns et servent notamment à protéger l'acier contre la corrosion. Si l'acier selon l'invention est plus particulièrement destiné à recevoir ce type de revêtement, il est bien entendu qu'il pourra être utilisé dans toute application nécessitant de résister à des traitements thermiques de PAREQ compris entre 9,80 et 11 ,50, que ce soit à la suite de l'application d'un revêtement de nature quelconque ou pas. Un troisième objet de l'invention est constitué par les tôles d'acier isotrope de composition conforme à la présente invention et par les tôles obtenues par la mise en œuvre du procédé selon l'invention dans ses différentes variantes.
On préfère les tôles d'acier isotrope dont l'acier comprend une teneur en manganèse comprise entre 0,55 et 0,65% en poids et une teneur en silicium comprise entre 0,08 et 0,12% en poids et qui présentent, après avoir subi un traitement thermique ayant une valeur de PAREQ comprise entre 9,8 et 11 ,5, une limite élastique supérieure à 220 MPa, un allongement supérieur à 36% et un coefficient d'écrouissage supérieur à 0,20. On préfère également les tôles d'acier isotrope dont l'acier comprend une teneur en manganèse comprise entre 0,95 et 1 ,05% en poids et une teneur en silicium comprise entre 0,16 et 0,20% en poids et qui présentent, après avoir subi un traitement thermique ayant une valeur de PAREQ comprise entre 9,8 et 11 ,5, une limite élastique supérieure à 260 MPa, une résistance à la traction supérieure à 400 MPa ainsi qu'un coefficient d'écrouissage supérieur à 0,18. La présente invention va être illustrée à partir des exemples qui suivent, le tableau ci-dessous donnant la composition des différents aciers testés en % en poids, parmi lesquels, les coulées 1 à 3 sont conformes à la présente invention tandis que la coulée 4 est utilisée à titre de comparaison :
Figure imgf000009_0001
constitué de fer et d'éventuellement impuretés résultant de l'élaboration.
Abréviations employées
A : allongement à la rupture en % Re : limite d'élasticité en MPa
Rm : résistance à la traction en MPa n : coefficient d'écrouissage
Δr : coefficient d'anisotropie plane r : coefficient d'anisotropie
Exemple 1 - Limite d'élasticité et résistance à la traction
On fabrique une tôle d'acier ayant la composition de chacune des coulées 1 à 3 conformes à l'invention ainsi que de la coulée 4 comparative, en coulant une brame que l'on réchauffe à 1230°C environ puis que l'on lamine à chaud, avec une fin de température de laminage de 860°C en moyenne. On bobine à une température de 585°C environ, puis on lamine à froid avec un taux de réduction de 73%. On procède ensuite à un recuit sous hydrogène à 630°C environ pendant 7 heures, suivi d'un refroidissement lent pendant 30 heures. On termine le processus par un écrouissage avec un taux de skin pass de 1 ,5%.
On réalise alors un premier essai en traction dans le sens travers de laminage selon la norme NF EN 10002-1 sur des échantillons prélevés en début et en fin de bobine.
On soumet ensuite la tôle à un traitement thermique ayant un PAREQ de 10,26 et on procède à un deuxième essai en traction selon la norme NF EN 10002-1. Ce traitement thermique consiste en un chauffage à 250°C à une vitesse de chauffage de 35°C par seconde suivi d'un maintien pendant 30 secondes à cette température.
On détermine ainsi les valeurs de limite d'élasticité et de résistance mécanique de la tôle et l'on obtient les résultats suivants :
Figure imgf000010_0001
On voit que les niveaux de Re et de Rm des coulées 1 à 3 selon l'invention ne sont pas dégradés par le traitement thermique, ce qui confirme l'aptitude de l'acier selon la présente invention à subir un tel traitement.
On constate également les excellentes valeurs obtenues pour la coulée 2 selon l'invention, qui atteint une limite d'élasticité supérieure à 260 MPa et une résistance à la traction de 400 MPa. Exemple 2 - Ductilité
Grâce aux mêmes essais de traction que ceux pratiqués dans l'exemple 1, on détermine classiquement l'allongement à la rupture A, et le coefficient d'écrouissage n pour les quatre coulées.
Les courbes de traction montrent tout d'abord qu'aucun palier de limite d'élasticité n'a été observé pour les coulées 1 à 3 selon l'invention, que ce soit avant ou après le traitement thermique. Par contre, la coulée 4 comparative qui montrait déjà un petit palier avant le traitement thermique présente un palier de plus de 10% après ce même traitement, ce qui la rend totalement impropre aux objectifs poursuivis par la présente invention.
Les autres résultats sont rassemblés dans le tableau suivant :
Figure imgf000011_0001
A la lecture de ces résultats, on constate notamment de bonnes valeurs d'allongement à la rupture, ce qui permet de garantir la bonne fabrication par emboutissage des pièces. On obtient également un bon coefficient d'écrouissage n qui garantit l'obtention d'un bon niveau de limite d'élasticité pour les pièces finies, par effet de consolidation par écrouissage lors de l'emboutissage (effet appelé "Work Hardening").
On constate également que la coulée 3 selon l'invention présente d'excellentes valeurs de ductilité, aussi bien pour l'allongement à la rupture que pour le coefficient d'écrouissage.
Les valeurs obtenues pour la coulée 4 comparative sont données à titre indicatif, car ces valeurs ne sont pas significatives en présence d'un palier de plus de 10%. Exemple 3 - Isotropie
L'anisotropie global d'un acier est déterminée par le coefficient d'anisotropie normale moyen r : r(0)+r(90)+2r(45) 4 où r(0), r(90) et r(45) sont les valeurs des coefficients d'anisotropie normale r dans les directions longitudinale, transversale et oblique à 45°, au sens de laminage.
Le coefficient d'anisotropie planaire Δr peut être défini par :
Δr = r(0)+r(90)-2r(45) 2
On détermine ces coefficients sur les tôles avant et après qu'elles soient soumises à un traitement thermique analogue à celui décrit dans l'exemple 1. Les résultats sont rassemblés dans le tableau suivant :
Figure imgf000012_0001
Les valeurs obtenues pour la coulée 4 comparative sont données à titre indicatif, car ces valeurs ne sont pas significatives en présence d'un palier de plus de 10%.
On constate que l'isotropie des coulées d'acier selon l'invention est en moyenne bonne et les rend aptes à subir un emboutissage profond, la coulée 2 présentant une valeur de Δr particulièrement remarquable.
En effet, les présents inventeurs ont constaté que les nitrures de bore formés de façon contrôlée dans l'acier précipitent sur la tôle à chaud et ne viennent pas perturber la recristallisation ultérieure. La tôle selon l'invention présente ainsi une structure micrographique de grains dont l'élongation est proche de 1 et des valeurs du coefficient d'anisotropie r basses.

Claims

REVENDICATIONS
1. Acier dont la composition comprend, exprimés en % en poids :
0,03 < C < 0,06 0,50 < Mn < 1,10 0,08 < Si < 0,20 0,015 < Al < 0,070
N < 0,007 Ni < 0,040 Cu < 0,040 P < 0,035 S < 0,015
Mo < 0,008 Ti < 0,005 étant entendu qu'elle comprend également du bore en une quantité telle que :
0,65 < - < 1 ,60
N le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration.
2. Acier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en outre, la teneur en manganèse et la teneur en silicium sont telles que :
. ^ %Mn ^ , _ 4 < < 15
%Si
3. Acier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, en outre, la teneur en manganèse est comprise entre 0,55 et 0,65% en poids et la teneur en silicium est comprise entre 0,08 et 0,12% en poids.
4. Acier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, en outre, la teneur en manganèse est comprise entre 0,95 et 1 ,05% en poids et la teneur en silicium est comprise entre 0,16 et 0,20% en poids.
5. Acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, en outre, la teneur en azote est inférieure à 0,005% en poids.
6. Acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, en outre, la teneur en phosphore est inférieure à 0,015% en poids.
7. Procédé de fabrication d'une tôle de composition conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant : - l'élaboration de l'acier et la coulée d'une brame,
- un laminage à chaud de cette brame pour obtenir une tôle, la température de fin de laminage étant supérieure à celle du point Ar3,
- un bobinage de la tôle à une température comprise entre 500 et 700°C,
- un laminage à froid de la tôle avec un taux de réduction de 50 à 80%, de préférence de 60 à 78%,
- un traitement thermique de recristallisation,
- un écrouissage réalisé avec un taux de skin-pass compris de préférence entre 1 ,2 et 2,5%.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit traitement thermique de recristallisation est un recuit statique sous hydrogène effectué à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier pendant 5 à 15 heures, suivi d'un refroidissement statique lent effectué en une durée de plus de 30 heures.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'on dépose sur la tôle écrouie un revêtement organique, puis qu'on fait subir à la tôle revêtue un traitement thermique dont le PAREQ est compris entre 9,80 et 11 ,5.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit revêtement organique est à base de résine réticulable et comprend des billes de métal.
11. Tôle d'acier isotrope de composition conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6.
12. Tôle d'acier isotrope obtenue par la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10.
13. Tôle d'acier isotrope selon la revendication 1 1 ou 12, caractérisée en ce que l'acier comprend une teneur en manganèse comprise entre 0,55 et 0,65% en poids et une teneur en silicium est entre 0,08 et 0,12% en poids, et en ce qu'elle présente, après avoir subi un traitement thermique ayant une valeur de PAREQ comprise entre 9,8 et 11,5, une limite élastique supérieure à 220 MPa, un allongement supérieur à 36% et un coefficient d'écrouissage supérieur à 0,20.
14. Tôle d'acier isotrope selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que l'acier comprend une teneur en manganèse comprise entre 0,95 et
1 ,05% en poids et une teneur en silicium comprise entre 0,16 et 0,20% en poids, et en ce qu'elle présente, après avoir subi un traitement thermique ayant une valeur de PAREQ comprise entre 9,8 et 11 ,5, une limite élastique supérieure à 260 MPa, et une résistance à la traction supérieure à 400 MPa ainsi qu'un coefficient d'écrouissage supérieur à 0,18.
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