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Procédé d'amélioration des qualités physiques des aciers de cons- truction, en particulier de la ténacité. sur barreau entaillé à de basses températures.
Les produits de laminoir fabriqués en aciers de construction usuels sont utilisés à l'état non recuit, tels qu'ils sortent du laminoir. Ces aciers, possèdent alors, à la température ambian- te, des propriétés physiques relativement bonnes qui sont fixées par les prescriptions de normalisation et celles pour la réception.
Ces propriétés à la température ambiante étaient, en général jus- qu'à présent, également obtenues lorsqu'il s'agissait de profils épais. Il a cependant été démontré. que les propriétés physiques, en particulier la ténacité sur barreau entaillé, de ces pièces de construction laissaient fortement à désirer lorsque ces derniè- res étaient exposées à de basses températures.
Ainsi par exemple, la ténacité sur barreau entaillé d'un acier à 0,2 % de carbone, 0,55 % de silicium, 1,2 % de manganèse, 0,50 % de cuivre et 0,40 % , de chrome, exemple I, (acier 52), qui à + 20 C, présente encore
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un indice de résilience largement satisfaisant de 12 mkg/cm2 et plus, ne donne plus à -20 C. que 4 mkg/cm2; cet indice peut même tomber pour des profils épais, à moins de 2 mkg/cm2 à -20 C. Ce phénomène peut être observé dans une mesure encore plus marquée dans un acier à 0,1 % de carbone et 0,5 % de manganèse, exemple II (acier 37) ou dans d'autres types connus d'acier de construc- tion.
Par suite de cette chute rapide du coefficient de résilien- ce à de basses températures, de telles pièces de construction, qui peuvent être très souvent exposées à ces basses températures, courent naturellement un grand risque. Lorsque se présentent des pointes de tension, qui peuvent être provoquées par de petites défectuosités de la surface ayant le même effet qu'une entaille ou par de brusques vibrations, la faible ténacité sur barreau entaillé de la matière à de basses températures peut, sans plus, être cause d'une rupture sans déformation de la pièce de construc- tion.
Par des essais approfondis, il a été constaté qu'il est pos- sible d'améliorer fortement, en particulier pour de basses tempé- ratures, la ténacité sur barreau entaillé de produits de laminoir en aciers de construction connus et ce en les soumettant, avant le montage, à un recuit normalisateur. Il est déjà connu, il est vrai, qu'il est possible, par le recuit des aciers ou par d'autres traitements qui tendent à affiner le grain, de déplacer, vers des températures plus basses, la chute brusque de la courbe de la té- nacité sur barreau entaillé par rapport à la température.
Par con- tre, il a cependant été constaté, d'une manière surprenante dans le cas considéré, qu'un recuit normalisateur qui n'entraîne, par rapport à l'état de laminage déjà à grain fin, aucun affinage sup- plémentaire du grain, est cause d'une grande amélioration de la ténacité sur barreau entaillé à de basses températures. Ainsi par exemple, pour l'acier suivant l'exemple I qui, dans l'état après laminage, avait présenté une résilience, à -200 C., allant de 4 à 2 mkg/cmê suivant l'épaisseur du profil, après un recuit nor-
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malisateur, lors de. quoi le grain n'est nullement affiné, cette résilience s'élève, dans tous les cas, à plus de 10 mkg/cm2.
L'amélioration de la ténacité. sur barreau entaillé est particu- lièrement remarquable dans les aciers doux (exemple II) où à -20 C., après le recuit normalisateur, des résiliences de l'or- dre de 20 mkg/cm2 sont encore obtenues, tandis que dans l'état non normalisé, celle-ci ne s'élevait qu'à 1-2 mkg/cm2. Les re- cherches approfondies apportèrent, en outre, la constatation surprenante que l'amélioration apportée à la matière par le recuit normalisateur est beaucoup plus sensible pour de basses tempéra- tures que pour la température ambiante ou des températures plus élevées.
Tandis que par exemple, pour un acier suivant l'exemple I, il est constaté à 20 C. une amélioration de la ténacité sur barreau entaillé d'environ 20 %, cette amélioration à -20 C. va- rie entre 150 et 500 %. Ce même phénomène est encore plus frappant pour les qualités plus douces.
La figure annexée donne une représentation schématique de . l'influence d'un recuit normalisateur sur les courbes de la rési- lience par rapport à la température des aciers de construction.
Il résulte clairement qu'un recuit normalisateur entraîne une extraordinaire amélioration de la qualité de l'acier de construc- tion, surtout pour de basses températures. Dans beaucoup de cas, l'amélioration de la qualité à la température ambiante ne serait pas absolument nécessaire car, comme le montrent les exemples précités, les valeurs prescrites sont atteintes d'une manière normale. L'amélioration pour les basses températures est tellement frappante et importante qu'il est nécessaire, au point de vue sé- curité, de procéder à un recuit normalisateur pour toutes les pièces de construction qui peuvent être exposées à de basses tem- pératures ; ceci est particulièrement intéressant pour les cons- tructions de ponts ou de superstructure.
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Process for improving the physical qualities of structural steels, in particular the toughness. on notched bar at low temperatures.
Rolling mill products made from conventional structural steels are used in the unannealed state, as they leave the rolling mill. These steels then have, at ambient temperature, relatively good physical properties which are determined by the standardization requirements and those for type-approval.
These properties at room temperature were generally heretofore also obtained in the case of thick profiles. It has, however, been demonstrated. that the physical properties, in particular the notched bar toughness, of these components left much to be desired when exposed to low temperatures.
For example, the tenacity on a notched bar of a steel with 0.2% carbon, 0.55% silicon, 1.2% manganese, 0.50% copper and 0.40% chromium, example I, (steel 52), which at + 20 C, still presents
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a largely satisfactory resilience index of 12 mkg / cm2 and more, at -20 C. only gives 4 mkg / cm2; this index can even fall for thick profiles, to less than 2 mkg / cm2 at -20 C. This phenomenon can be observed to an even more marked extent in a steel with 0.1% carbon and 0.5% manganese , Example II (steel 37) or in other known types of structural steel.
As a result of this rapid drop in the coefficient of resistance at low temperatures, such building parts, which can be very often exposed to these low temperatures, are naturally at great risk. When voltage peaks occur, which can be caused by small surface defects having the same effect as a notch or by sudden vibrations, the low notched bar toughness of the material at low temperatures can, without more. , be the cause of failure without deformation of the component.
By extensive tests, it has been found that it is possible to greatly improve, in particular at low temperatures, the notched bar toughness of rolling mill products made of known structural steels by subjecting them, before assembly, to normalizing annealing. It is already known, it is true, that it is possible, by the annealing of steels or by other treatments which tend to refine the grain, to move, towards lower temperatures, the sudden drop in the curve of the grain. toughness on notched bar in relation to temperature.
On the other hand, it has however been found, surprisingly in the case under consideration, that a normalizing annealing which does not lead to any additional refining of the rolling state compared to the already fine-grained rolling state. grain, is the cause of a great improvement in toughness on notched bar at low temperatures. Thus, for example, for the steel according to Example I which, in the state after rolling, had exhibited a resilience, at -200 C., ranging from 4 to 2 mkg / cmê depending on the thickness of the profile, after a nor annealed
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malisateur, during. in which the grain is in no way refined, this resilience amounts, in all cases, to more than 10 mkg / cm2.
Improved toughness. on a notched bar is particularly remarkable in mild steels (example II) where at -20 C., after normalizing annealing, resilience of the order of 20 mkg / cm2 is still obtained, while in the non-normalized state, it was only 1-2 mkg / cm2. Further investigation led to the surprising finding that the improvement in material provided by normalizing annealing is much more noticeable at low temperatures than at ambient or higher temperatures.
While, for example, for a steel according to Example I, an improvement in toughness on a notched bar of about 20% is observed at 20 ° C., this improvement at -20 C. varies between 150 and 500%. . This same phenomenon is even more striking for the softer qualities.
The attached figure gives a schematic representation of. the influence of normalizing annealing on the resistance versus temperature curves of structural steels.
It is clear that normalizing annealing results in an extraordinary improvement in the quality of structural steel, especially at low temperatures. In many cases, improving the quality at room temperature would not be absolutely necessary because, as the above examples show, the prescribed values are achieved in a normal manner. The improvement for low temperatures is so striking and important that it is necessary, from a safety point of view, to carry out normalizing annealing for all construction parts which may be exposed to low temperatures; this is particularly interesting for bridge or superstructure constructions.