BE717563A

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Info

Publication number: BE717563A
Authority: BE
Priority date: 1967-09-08
Filing date: 1968-07-03
Publication date: 1969-01-03
Also published as: LU54448A1

Description


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  CENTRE NATIONAL DE   RECHERCHES     METALLURGIQUES.   



   Association sans but lucratif à   Bruxelles   (Belgique)   Procède   d'amélloration des propriétés des aciers de construction 
La présente invention est relative à un procède d'amélioration des propriétés des aciers de construction. 



   On sait qu'il est possible d'améliorer les pro- priétés des aciers de construction   grâce à   une précipitation contrôlée de fines particules très dispersées   dîna   la phase aux- ténitique stable ou   méta-stable   de ces aciers. 



   D'une façon plus précise. on connait un procédé dans lequel on. provoque une précipitation de composés   stables   ou métastables très fins ou très dispersés, dans un acier conte- nant de faibles teneurs en éléments d'insertion habituels tels que le carbone ou   l'azote,   et au moins un élément métallique 

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 ayant tendance à former avec les dits éléments d'Insertion, des composas tels que des carbures, des nitrures. dos carbo-nitrures la précipitation de ces composes ayant lieu en majeure partie 
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 dans la zone des températures où la phase austériitiqixe de l' acier est stable ou métastabl avant que ne soit achevée la tl'l\I1"1Íormlltion allotropique. 



   I'armi les   @lémets   connus, qui sont aptes   précipiter   de tels carbures et/ou nitrures ou carbo-nitrures, en peut   (.'lier     Nb.     V,     Zr,.     etc...   



   Le but et le résultat de res précipitations sont d'obtenir une   structure il   laquelle correspondentdes propriétés 
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 inftlnilit3' D.!II6lioréos, Certains procèdes ont déjà été élabores afin les propriétés dos cartiers ci-dessus citps en leur conférant la structure favorable désitrée, résultant de la préci- 
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 pitation des éléments dispersaides sous forme de nitrures, car-   bures, et':'.   



     L'UN   de ces procédés consiste à faire subir aux 
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 dits ciriers un traitement de normalisation a. une température comprise entre A3et A3   +     1000   C. un autre consiste à leur faire subir une opération do laminage rigoureusement contrôlé en température et en réduction. 



   La présente invention a pour objet un procédé permettant d'améliorer encore les propriétés mécaniques de ces 
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 aciers dits "à disperso!des". 



   Ce procédé est applicable à un acier dont la composition est la suivante : 
 EMI2.6 
 o,ol % c 6 0,15 % 0   @ Mn @ 2.5%   0   ± sa ±   0,5 % 
 EMI2.7 
 P 1, 0,05 s ± o,05 % 0, 005 9â r N2 0.025 5 ,au' 0 ( A1 total 4 0, 15 5 µÉ et cdmportant en outre un au moins des éléments suivants, 
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 formateurs de dispersoldes, ayant les teneurs ci-après : 

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   Nb   0 -   0,08 %   
V : 0.02- 0,15%   Be:

   0,01 - 0.05 %    
Ti 0,02 - 0,1   %     Zr :   0,02- 0.2   %     @   
Il consiste à soumettre cet acier à un traite- ment à chaud, suivi d'une phase de refroidissement rapide et d'une phase de maintien à température constante, oomprise entre 400  C et   7000   C, pendant une durée d'au moins 10 minutes et inférieure à 8 h à 400  C et 3h. à 700 C. la limite supérieure de cette durée variant à peu près linéairement entre 400  C et   7000   C. 



   Conformément à l'invention a) le traitement à chaud peut consister en un chauffage à une température supérieure à A3 et inférieure à   1200    C pendant une durée comprise   entre   et 2 heures, ou en un laminage à chaud effectué à une températuer supérieure à A3. la dernière passe ayant un taux de réduction d'au moins   20%.   étant cepen- dant effectuée à une température égale ou inférieure à A3- 75 C b) le refroidissement rapide s'effectue à une vitesse égale ou supérieure à 100  C/min., au moins entre A3et la température de la phase isotherme. 



   ,Il a été constaté que de façon absolument inat- tendue le procédé de l'invention, appliqué aux aciers à disper- soides conformes à ceux ci-dessus énumérés, donnait   lieu à   une précipitation particulièrement fine et exclusivement cohérente ou semi-cohérente des nitrures, carbures et carbo-nitrures des éléments formateurs de dispersoïdes présents dans l'acier et que la densité desprécipités observés était maximum, compte tenu des.quantités d'éléments d'insertion et formateurs de disper- soldes présents dans l'acier. On a également constaté   qu'à   ce maximum de présence des précipités, correspondaient des propri- étés mécaniques particulièrement intéressantes. 



   Selon une variante avantageuse du procédé do l'invention. les éléments formateurs de dispersoêdes sont pré- sents par groupes de deux, de préférence suivant l'une quel- conque des associations   suivantes :   Nb + V: V + Zr;   Nb   + Be; Be + V; Nb + Ti; V + Ti. dans les proportions   indiquera   pour 

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 chaque élément en particulier. 



   A titre exclusivement indicatif, des relations de cohérence et/ou semi-cohérence ont été observées dans les orientations ci-après. 



  1) pour le nitrure de Vanadium 
 EMI4.1 
 fllbj V.N. parallèle 100, Fe4   <001>   V.N. parallèle   <001>     Fe   2) pour le nitrure de Béryllium 
 EMI4.2 
 illo BeJN2 parallèle 100 Fe <100) Be3NZ parallèle 110> Fe 
Selon une variante avantageuse, l'acier soumis au procédé de l'invention contient également de 3 à 5.10 1% Ni, ce qui a pour effet de remonter sensiblement la résilience de l'acier considéré. 



    .Exemple :    Un   traitement conforme à celui décrit dans le procédé do l'invention a été appliqué à un acier contenant les éléments suivants dans les proportions   ci-après :   
C = 0,015   %     Al = -   
 EMI4.3 
 Fin = 1, 1+0 V o.15 % 
Si 0,28 % N2 = 0,025 % 
Ni = 0,4  %   Le   traitement, appliqué   consistait en : 1. phase d'austénitisation   à   1200  C pendant 30 minutes 2. phase de refroidissement rapide : 150  C/entre la tempéra- ture d'austénltisation et la température de la phase iso- thermique reprise sous 3 3. phase de maintien à température constante a, variante n  1 : 550  C pendant 30 minutes b, variante n    2 :   600  C pendant 4 heures. 
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  Ilroprié,t('--3 ohtenues. 



  Vaci-anbc nc' 1 . limite élastique 58.6 kg/mm2 ------------- charge de rupture : 68,6 kg/mm allongement (sur 10 diamètres) : 14,8 % résilience charpy V:4,5 kgm/cm 2 à - 200 C Variante n  2 . limite élastique s 514,1 kg/mm 2 #-#--##-##### charge de rupture 66,0 kg/mm allongement sur 10 diamètres : 19,2 µÉ résilience charpy V:4,5 5 k(n/ cn,2 à - 2oo C. 

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 éléments de comparaison   a, Le   môme acier que ci-dessus (mais sans nickel) présente les propriétés suivantes après un recuit de normalisation de h.à 1000  C limite élastique : 30 kg/mm2 
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 charge de rupture : 38.6 kg / mm allongement : 32   %   résilience Charpy   V : >   15   kgm/cm  à- 20  C taille du grain : 8 ASTM b.

   Un acier de type similaire, sans élément formateur de dis-   persoldes   et contenant les éléments suivants dans les propor tions ci-après 
C = 0,015  %     AI =     0.03 %     Mn =     1.207 %   N2   = 0.015 %   
Si =   0.395     %   présente à l'état normalisé les propriétés suivantes ! 
 EMI5.2 
 limite élastique : 23.4 kg/niiii2 charge de  rupture :   32,2   kg/mm   allongement : 34% 
 EMI5.3 
 résilience Charpy V : > 8 kgni/cin2 à - 20  C taille de grain : 7,5 ASTM Ce même acier ayant subi un traitement à 550  C pendant trente minutes, présente les propriétés ci-après limite élastique : 20.2 kg/mm2 charge de rupture ;

   43.7   kg/mm   allongement ;   29.5 %   
REVENDICATIONS. 



   1. Procédé pour l'amélioration des propriétés mécaniques des aciers,caractérisé en ce qu'il est appliqué à un acier dont la composition vérifie les conditions suivantes t 
 EMI5.4 
 0, Ol G C E 0,15 % o ± Mn4 2,5 % 0 " Si .$ 0 , 5 ,$ P   @   0,05   %     S@ 0.05 %   
 EMI5.5 
 0.005 % <N2 . 0.025.fi 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

o @ A1 totale 0.15 % <Desc/Clms Page number 6> et comportant en outre un au moins des éléments Suivants, fer EMI6.1 mateurs de d iBpcro'fd(!s, dans los teneurs c l-Ilpri"s : 0 1< Nb (), O2 â 0,02 'v , o,1 5 1 lez 1. ap l e yC n y () r1 7 0, 0 1> Ti " 0, l 0, 02 '1 , 7 1 (i,±1 ± le solde étant constitue de Fe.le procédé étant caractérise en ce qu'on soumet cet acier successivement à 1, un traitement à chaud 2, une phase de refroidissement rapide Lute phase de maintien à température constante entre 4000 C et 7000 C, pendant une durée d'au moins 10 minutes et infé- EMI6.2 rieure a,8h pour h00 C., et à 3h.

pour 700 C, la .Limite supérieure de cette durée variant de façon sensiblement linéaire entre 400 C et 7000 C 2. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le traitement à chaud est un chauffage à une température comprise entre è3et 1200 C pendantune durée comprise entre et 2 h.

3. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce.que le traitement à chaud est un laminage effec- tué à une température supérieure à A3. la dernière passe ayant un taux de réduction d'au moins 20 %. étant toutefois effec- tuée à une température égale ou inférieure à A3- 75 C.

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven- dications précédentes caractérisé en ce que le refroidissement rapide s'effectue à une vitesse d'au moins 100 C/mln, au moins entre A3et la température ,de la phase isotherme, 5. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que l'acier auquel il est appliqué cnntient du Nickel, dans une proportion infé- rieure à 1% et de préférence comprise entre 0,3 et 0,5%.

6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendi- cations 1 à 5 caractérisé en ce que l'acier auquel il est ap- pliqué contient au moins deux des dits éléments formateurs de <Desc/Clms Page number 7> dispersoldes, suivant l'une quelconque des associations ci. après : Nb + V; V+ Zr; Nb + Be; Be + V Nb + Ti; V + Ti.