FR2682685A1 - Procede de fabrication d'une piece massive en acier telle qu'une tole epaisse a fort gradient de durete suivant son epaisseur et tole epaisse a fort gradient de durete. - Google Patents
Procede de fabrication d'une piece massive en acier telle qu'une tole epaisse a fort gradient de durete suivant son epaisseur et tole epaisse a fort gradient de durete. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2682685A1 FR2682685A1 FR9112835A FR9112835A FR2682685A1 FR 2682685 A1 FR2682685 A1 FR 2682685A1 FR 9112835 A FR9112835 A FR 9112835A FR 9112835 A FR9112835 A FR 9112835A FR 2682685 A1 FR2682685 A1 FR 2682685A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- temperature
- hardness gradient
- thickness
- thick sheet
- sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 10
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
On place la pièce massive dans un four dont on règle la température au-dessus de la température AC3 de l'acier. On contrôle en continu la température de surface Ts de la pièce. Lorsque la température Ts dépasse AC3 on retire la pièce du four et on la refroidit rapidement.
Description
La présente invention concerne la fabrication de pièces massives en acier, notamment de tôles fortes, ayant un fort gradient de dureté dans l'épaisseur.
Pour certaines applications telles que la fabrication de plateaux chauffants pour presses destinées à l'industrie du bois pressé, on a besoin d'utiliser des tôles de forte épaisseur dont la surface soit très dure et dont le corps soit beaucoup plus doux.
En effet, le corps des tôles doit pouvoir être muni de trous obtenus par forage. Pour pouvoir forer les trous sur toute la longueur de la tôle, il est nécessaire que le corps de la tôle ne soit pas trop dur et en tous cas moins dur que ce qui est exigé de la surface qui doit en particulier résister à l'abrasion.
Pour réaliser de telles pièces on utilise fréquemment des tôles plaquées mais ces tôles plaquées sont très coûteuses.
On peut également utiliser des tôles massives auxquelles on fait subir une trempe interrompue, mais ce procédé est difficile à mettre en oeuvre et surtout conduit à des gradients de dureté coeur-peau limités et en tous cas insuffisants.
Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de pièces massives et notamment de tôles fortes à fort gradient de dureté dans l'épaisseur qui soit économique et facile à mettre en oeuvre.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce en acier massive, notamment d'une tôle d'acier de forte épaisseur ayant un fort gradient de dureté dans l'épaisseur selon lequel
- on place la pièce dans un four dont la température d'indexation est supérieure à la température AC3 de l'acier dont est constituée la pièce,
- on contrôle en permanence la température de la surface de la pièce,
- dès que la température de la surface dépasse
AC3 on retire la pièce du four et on la refroidit rapidement.
- on place la pièce dans un four dont la température d'indexation est supérieure à la température AC3 de l'acier dont est constituée la pièce,
- on contrôle en permanence la température de la surface de la pièce,
- dès que la température de la surface dépasse
AC3 on retire la pièce du four et on la refroidit rapidement.
Le refroidissement peut être fait à l'air ou par trempe à l'eau ou à l'huile.
Après refroidissement on peut faire subir à la pièce un revenu.
L'invention concerne également une tôle en acier à fort gradient de dureté dans l'épaisseur dont les couches superficielles ont une structure martensitique et la couche interne une structure mixte composée d'ilôts de martensite noyés dans une matrice très fortement adoucie.
Un tel procédé est très économique, facile à mettre en oeuvre et permet d'obtenir des tôles ayant un fort gradient de dureté entre le coeur et la peau.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail mais de façon non limitative en regard des figures annexées.
La figure 1 est un graphique qui montre la répartition de température à l'intérieur d'une tôle épaisse lors de son chauffage (seule une demi-épaisseur est représentée).
La figure 2 est un graphique qui montre la répartition de dureté à l'intérieur d'une tôle obtenue par le procédé selon l'invention.
La figure 3 est un abaque qui donne en fonction de l'épaisseur de la tôle, l'écart de température et de dureté qu'on peut obtenir entre le coeur et la peau pour un acier particulier.
On sait que les aciers de construction notamment peuvent être soumis à des traitments thermiques qui font changer leur structure micrographique et leurs propriétés mécaniques, notamment la dureté.
A basse température l'acier a une structure qui est soit ferrito-perlitique, soit bainitique, soit marten sitique soit un mélange de ces structures ; à haute température l'acier a une structure austénitique.
Lorsqu'on chauffe l'acier, la structure ferritoperlitique, bainitique ou martensitique commence à se transformer en austénite à partir d'une température appelée AC1 et finit de se transformer à partir d'une température appelée AC3.
Un acier réchauffé au-dessus de AC3 et refroidi suffisamment vite acquiert une structure martensitique très dure. Un tel traitement thermique est appelé trempe.
Un acier réchauffé entre AC1 et AC3 et refroidi acquiert une structure mixte contenant par exemple des ilôts de martensite dans une matrice constituée principalement de ferrite et de carbures coalescés et cette structure sera beaucoup moins dure que la martensite. Un tel traitement est appelé traitement intercritique.
Un acier réchauffé en-dessous de AC1 et refroidi aura une structure dite revenue, moins dure que la structure initiale. Un tel traitement est appelé revenu.
Lorsqu'on réchauffe une pièce massive, notamment une tôle forte en la plaçant dans un four, du fait des lois du transfert de chaleur, la peau s'échauffe plus vite que le coeur et au bout d'un certain temps la température se répartit de façon parabolique à l'intérieur de la tôle comme celà est représenté à la figure 1 (on a représenté la répartition de température en fonction de la position par rapport au coeur pour une demi-épaisseur de tôle).
Dans le procédé selon l'invention on utilise ce phénomène de répartition de la température dans l'épais- seur pour réaliser une trempe en surface et un traitement intercritique ou un revenu à haute température dans le coeur de la tôle.
Pour celà, on prend une tôle de forte épaisseur et on la place dans un four d'austénitisation dont la température de consigne a été indexée au-dessus de AC3. Ce four peut chauffer la tôle au-dessus de AC3.
Pendant tout le chauffage on suit la température de la peau de la tôle. Dès que cette température dépasse
AC3, on retire la tôle du four et on la refroidit soit à l'air soit par trempe à l'eau ou à l'huile ou par tout autre moyen de trempe connu de l'homme de métier.
AC3, on retire la tôle du four et on la refroidit soit à l'air soit par trempe à l'eau ou à l'huile ou par tout autre moyen de trempe connu de l'homme de métier.
Au moment où on retire la tôle du four, la répartition de température dans son épaisseur correspond au graphique de la figure 1.
La température de surface Ts est légèrement supérieure à AC3 ; sur une profondeur p sous la surface, la température est également supérieure à AC3 ; à une plus grande profondeur et jusqu'a coeur la température est inférieure à AC3 ; elle est généralement comprise entre AC et AC3 mais peut dans certains cas être inférieure à AC1.
Au moment du refroidissement, la zone en peau d'épaisseur p subit une trempe et acquiert une dureté très importante.
La zone située à une profondeur supérieure à p subit un traitement intercritique ou un revenu à très haute température et acquiert une dureté beaucoup plus faible que celle de la zone de peau et plus faible que la dureté qu'avait le coeur de la tôle avant le traitement objet de l'invention. On obtient ainsi une répartition de dureté dans l'épaisseur telle que représentée à la figure 2.
Le gradient de température au chauffage dépend de l'épaisseur de la tôle et le gradient de dureté dépend à la fois de l'épaisseur et de la composition chimique.
L'homme de métier sait déterminer l'influence de ces facteurs.
A titre d'exemple on a représenté à la figure 3 un abaque qui donne en fonction de l'épaisseur, l'écart de température coeur-peau au chauffage (Tp - Tc) et l'écart de dureté Vickers AHv pour un acier contenant
C : 0,28 % Mn : 0,9 % Mo : 0,2 % Si : 0,3 % Cr : 1 %
B : 0,003 %.
C : 0,28 % Mn : 0,9 % Mo : 0,2 % Si : 0,3 % Cr : 1 %
B : 0,003 %.
Pour une tôle de 120 mm d'épaisseur, au chauffage l'écart de température entre la peau et le coeur est de 80"C ; après trempe à l'eau, l'écart de dureté entre la peau et le coeur est de 220 Hv ; la dureté en peau est de 500 Hv environ et la dureté à coeur n'est que de 280 Hv environ.
Pour une tôle de 50 mm d'épaisseur, l'écart de température coeur-peau serait de 30"C et l'écart de dureté coeur-peau de 100 Hv seulement.
Après avoir réalisé des tôles par le procédé qui vient d'être décrit, il est possible de faire subir aux tôles un revenu, notamment pour rendre la surface moins fragile ou la détensionner. L'homme de métier sait déterminer un tel revenu. Ce revenu se traduit toujours par une diminution de l'écart de dureté coeur-peau. En effet, le revenu n'a que peu d'effet sur le coeur tandis qu'il adoucit de façon importante la peau.
Ce procédé est plus particulièrement adapté à des tôles d'épaisseur supérieure à 50 mm. En effet, pour des tôles plus minces l'écart de température coeur-peau est trop faible.
Enfin, il peut être appliqué à des pièces de forme quelconque pourvu qu'elles soient suffisamment massive.
Les tôles obtenues par le procédé ont une structure qui n'est pas la même en peau et à coeur
Si l'acier est suffisamment trempant et si le refroidissement est suffisamment énergique, ce qui est le cas pour l'acier pris en exemple et trempé à l'eau, la peau a une structure martensitique par contre le coeur a une structure mixte qui correspond à des ilôts de marten site noyés dans une matrice ayant une structure très fortement revenue comprenant principalement de la ferrite.
Si l'acier est suffisamment trempant et si le refroidissement est suffisamment énergique, ce qui est le cas pour l'acier pris en exemple et trempé à l'eau, la peau a une structure martensitique par contre le coeur a une structure mixte qui correspond à des ilôts de marten site noyés dans une matrice ayant une structure très fortement revenue comprenant principalement de la ferrite.
En outre, l'écart de dureté peut être encore renforcé en utilisant un mode de refroidissement permettant d'avoir un écart de vitesse de refroidissement entre peau et coeur. Dans ce cas, l'homme de métier sait choisir le mode de refroidissement et adapter l'analyse de 1' acier de telle sorte que la peau austénitisée reste martensitique, et les ilots austénitisés à coeur (dans le domaine intercritique) deviennent, après refroidissement, non plus martensitiques mais bainitiques (plus doux) du fait de la vitesse de refroidissement plus lente.
Claims (6)
1.- Procédé de fabrication d'une pièce en acier massive notamment d'une tôle d'acier de forte épaisseur à fort gradient de dureté dans l'épaisseur, caractérisé en ce que
- on place la pièce dans un four dont la température dtindexation est supérieure à la température AC3 de l'acier dont est constitué la pièce,
- on contrôle en permanence la température de la surface de la pièce,
- dès que la température de la surface dépasse
AC3, on retire la pièce du four et on la refroidit rapidement.
2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidissement est fait à l'air.
3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidissement est fait par trempe.
4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la trempe est faite à l'huile ou à l'eau.
5.- Procédé selon les revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'après refroidissement on réalise un revenu de la pièce.
6.- Tôle en acier à fort gradient de dureté dans l'épaisseur caractérisée en ce qu'elle comporte une couche superficielle ayant une structure martensitique et une couche interne ayant une structure mixte comprenant des ilôts de martensite noyés dans une matrice ayant une structure très fortement adoucie par revenu et contenant principalement de la ferrite.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9112835A FR2682685B1 (fr) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | Procede de fabrication d'une piece massive en acier telle qu'une tole epaisse a fort gradient de durete suivant son epaisseur et tole epaisse a fort gradient de durete. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9112835A FR2682685B1 (fr) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | Procede de fabrication d'une piece massive en acier telle qu'une tole epaisse a fort gradient de durete suivant son epaisseur et tole epaisse a fort gradient de durete. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2682685A1 true FR2682685A1 (fr) | 1993-04-23 |
| FR2682685B1 FR2682685B1 (fr) | 1994-10-07 |
Family
ID=9418037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9112835A Expired - Fee Related FR2682685B1 (fr) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | Procede de fabrication d'une piece massive en acier telle qu'une tole epaisse a fort gradient de durete suivant son epaisseur et tole epaisse a fort gradient de durete. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2682685B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996032508A1 (fr) * | 1995-04-08 | 1996-10-17 | Wera Werk Hermann Werner Gmbh & Co. | Tournevis, embout tournevis ou analogue |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104946858A (zh) * | 2015-07-29 | 2015-09-30 | 山东伊莱特重工有限公司 | 高温短时加热表面强化处理工艺 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB310347A (en) * | 1928-01-23 | 1929-04-23 | Cammell Laird & Co Ltd | Improvements in, or relating to, the surface hardening of metal bodies or articles by heat treatment and apparatus therefor |
| US2038208A (en) * | 1933-03-23 | 1936-04-21 | Int Motor Co | Process of heat treating metals |
| GB515004A (en) * | 1937-06-08 | 1939-11-23 | Bochumer Ver Fur Gussstahlfabr | A method of surface hardening articles of steel |
| FR2532659A1 (fr) * | 1982-09-06 | 1984-03-09 | Const Meca Castraises | Machine pour le traitement thermique de marteaux de concassage tels que ceux utilises dans les broyeurs |
| US4589934A (en) * | 1981-08-24 | 1986-05-20 | Armco Inc. | Grinding rod and method for production thereof |
| JPS62188722A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-18 | Kawasaki Steel Corp | 厚鋼板の熱処理方法 |
-
1991
- 1991-10-17 FR FR9112835A patent/FR2682685B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB310347A (en) * | 1928-01-23 | 1929-04-23 | Cammell Laird & Co Ltd | Improvements in, or relating to, the surface hardening of metal bodies or articles by heat treatment and apparatus therefor |
| US2038208A (en) * | 1933-03-23 | 1936-04-21 | Int Motor Co | Process of heat treating metals |
| GB515004A (en) * | 1937-06-08 | 1939-11-23 | Bochumer Ver Fur Gussstahlfabr | A method of surface hardening articles of steel |
| US4589934A (en) * | 1981-08-24 | 1986-05-20 | Armco Inc. | Grinding rod and method for production thereof |
| FR2532659A1 (fr) * | 1982-09-06 | 1984-03-09 | Const Meca Castraises | Machine pour le traitement thermique de marteaux de concassage tels que ceux utilises dans les broyeurs |
| JPS62188722A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-18 | Kawasaki Steel Corp | 厚鋼板の熱処理方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 12, no. 40 (C-474)(2887) 5 Février 1988 & JP-A-62 188 722 ( KAWASAKI STEEL ) 18 Août 1987 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996032508A1 (fr) * | 1995-04-08 | 1996-10-17 | Wera Werk Hermann Werner Gmbh & Co. | Tournevis, embout tournevis ou analogue |
| US5953969A (en) * | 1995-04-08 | 1999-09-21 | Wera Werk Hermann Werner Gmbh & Co. | Screwdriver, screwdriver bit or the like |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2682685B1 (fr) | 1994-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2011032536A (ja) | 焼入れ鉄鋼部材の複合熱処理方法及び焼入れ鉄鋼部材 | |
| CN101868556B (zh) | 钢的热处理方法 | |
| Komotori et al. | Fatigue strength and fracture mechanism of steel modified by super-rapid induction heating and quenching | |
| JP5649884B2 (ja) | 窒素化合物層を有する鉄鋼部材、及びその製造方法 | |
| CA3022115A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece en acier inoxydable martensitique a partir d'une tole | |
| BE896526A (fr) | Procede de durcissement superficiel de pieces en acier et pieces ainsi obtenus | |
| EP3056583B1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce en acier faiblement allié nitruré | |
| EP0051511B1 (fr) | Cylindre de laminage à froid fabriqué par coulée et son procédé de fabrication | |
| EP0209437B1 (fr) | Cylindre forgé pour laminage à froid en acier faiblement allié | |
| CA2766788C (fr) | Traitement cryogenique d'un acier martensitique a durcissement mixte | |
| JP4197459B2 (ja) | ステアリングラック用棒鋼 | |
| JP5298683B2 (ja) | 転がり軸受及びその製造方法 | |
| CA2830460C (fr) | Procede de traitement d'une piece telle qu'un pignon | |
| WO2021170962A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce en acier nitrure | |
| FR2682685A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece massive en acier telle qu'une tole epaisse a fort gradient de durete suivant son epaisseur et tole epaisse a fort gradient de durete. | |
| JP2008248282A (ja) | 高周波焼入れ部品およびその製造方法 | |
| Bhagyalaxmi et al. | Effect of heat treatment and mechanical characterization of AISI 4140 steel | |
| WO2019243197A1 (fr) | Procédé de durcissement par nitruration | |
| Strobl et al. | New steel combinations produced by the Damascus technique | |
| WO2021110945A1 (fr) | Procédé de durcissement par nitruration | |
| EP0509854B1 (fr) | Procédé de réalisation de tôles plaquées tricouches résistant à l'abrasion et tôles plaquées obtenues | |
| JP2005023399A (ja) | 面疲労強度及び曲げ疲労強度に優れた鋼部品の製造方法及び鋼部品 | |
| JP7262376B2 (ja) | 鉄鋼材料 | |
| Asadi et al. | Study of Bake Hardening Effect on Laser Welded Hot Rolled Ferrite‐Bainite Dual Phase Steels | |
| FR3132720A1 (fr) | Procédé de renforcement d’une pièce en acier par carbonitruration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20090630 |