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WO 2004/048620 PCT/FR2003/003359
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PROCEDE POUR FABRIQUER UNE TOLE EN ACIER RESISTANT A
L'ABRASION ET TOLE OBTENUE
La présente invention est relative à un acier résistant à l'abrasion et à son
procédé de fabrication.
Les aciers résistant à l'abrasion sont bien connus et sont, en général, des
aciers de dureté élevée (comprise entre 400 et 500 Brinell) ayant une
structure
1o martensitique, et contenant de 0,12% à 0,3% de carbone. Il est en général
admis
que pour augmenter la résistance à l'usure il suffit d'augmenter la dureté,
mais cela
se fait au détriment d'autres propriétés telles que l'aptitude au soudage ou à
la mise
en forme par pliage, par exemple. Aussi, afin d'obtenir des aciers ayant tout
à la fois
une très bonne résistance à l'usure et une bonne aptitude à la mise en oeuvre,
on a
recherché d'autres moyens que l'augmentation de dureté.
C'est ainsi qu'on a proposé dans EP 0527 276 et dans US 5,393,358
d'améliorer la résistance à l'abrasion d'un acier contenant de 0,05% à 0,45%
de
carbone, jusqu'à 1% de silicium, jusqu'à 2% de manganèse, jusqu'à 2% de
cuivre,
jusqu'à 10% de nickel, jusqu'à 3% de chrome, jusqu'à 3% de molybdène, du bore,
du
niobium et du vanadium, en ajoutant de 0,015% à 1,5% de titane, de façon à
former
de gros carbures de titane. Cet acier est trempé et comporte de ce fait une
structure
martensitique, l'augmentation de résistance à l'abrasion étant obtenue par la
présence de gros carbures de titane. Mais, plus particulièrement lorsque
l'acier est
coulé en lingots, cette amélioration est limitée car, sous l'effet des
sollicitations
abrasives, les carbures se déchaussent et ne remplissent plus leur rôle. En
outre,
dans ces aciers, la présence de gros carbures de titane détériore la
ductilité. Il en
résulte que les tôles fabriquées avec ces aciers sont difficiles à planer et à
plier, ce
qui limite leurs utilisations possibles.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, en
proposant une tôle en acier résistant à l'abrasion ayant une bonne planéité et
qui,
toutes choses égales par ailleurs, présente une résistance à l'abrasion,
meilleure que
celle des aciers connus.
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A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour fabriquer une pièce en
acier pour abrasion dont la composition chimique comprend, en poids:
0,35% < C < 0,8%
0% < Si < 2%
0%<AI<2%
0,35% < Si + AI < 2%
0% < Mn < 2,5%
0%<Ni<5%
0%<Cr<5%
0% < Mo < 0,50%
0%<W<1.00%
0,1 % < Mo +W/2 < 0,50%
0%<B<0,02%
0%<Ti<2%
0%<Zr<4%
0,05% < Ti + Zr/2 < 2%
0%<S<0,15%
N < 0,03%
0%:5 Cu <_ 1,5%
au moins un élément prix parmi Nb, Ta et V en des teneurs satisfaisant la
formule
0%_Nb/2+Ta/4+V<_0,5%,
au moins un élément pris parmi Se, Te, Ca, Bi, Pb en des teneurs supérieures
ou
égales à 0%, et inférieures ou égales à 0,1 %,
le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration, la
composition
chimique satisfaisant les relations suivantes, avec C* = C - Ti/4 - Zr/8 + 7 x
N/8:
0,10% < C* < 0,55%
et :
Ti + Zr/2 - 7xN/2 > 0,05%
et :
1,05xMn + 0,54xNi +0,5OxCr + 0,3x(Mo + W/2)"2 + K > 1,8 ou mieux 2
avec : K = 0,5 si B > 0,0005% et K = 0 si B < 0,0005%,
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selon ce procédé, on soumet la pièce à un traitement thermique de trempe,
effectué
dans la chaude de mise en forme à chaud telle que le laminage ou après
austénitisation par réchauffage dans un four, qui consiste à:
- refroidir la pièce à une vitesse de refroidissement moyenne supérieure à ,5
C/s
entre une température supérieure à AC3 et une température comprise entre T=
800 -
270xC* - 9OxMn - 37xNi - 70xCr - 83x(Mo + W/2), et T-50 C, la température
étant
exprimée en OC et les teneurs en C*, Mn, Ni, Cr, Mo et W, étant exprimées en %
en
poids,
- puis refroidir la pièce à une vitesse de refroidissement moyenne à coeur Vr
<
1150xep-1,7 et supérieure à 0,1 C/s entre la température T et 100 C, ep étant
l'épaisseur de la pièce exprimée en mm,
- et à refroidir la pièce jusqu'à la température ambiante, éventuellement, on
effectue
un planage.
Le procédé de l'invention, tel que revendiqué, est plus particulièrement un
procédé
pour fabriquer une pièce en acier résistant à l'abrasion dont la composition
chimique
comprend, en poids:
0,35%:9 C:5 0,8%
0%:5 Si 52%
0%5AI52%
0,35%S Si + AI 5 2%
0% <_ Mn 2,5%
0%<_Ni<_5%
0%<_Cr<_5%
0%:g Mo _< 0,50%
0%:5 W :g 1,00%
0, 1 % <_Mo +W/2<_0,50%
0% <_ 13:9 0,02%
0%<_Ti<_2%
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3a
0%SZrS4%
0,05%S Ti + Zr/2:g 2%
0%<_S:90,15%
N < 0,03%
0%<_Cu<_1,5%
au moins un élément pris parmi Nb, Ta et V en des teneurs satisfaisant la
formule
0%<_Nb/2 + Ta/4 + V:_0,5%,
au moins un élément pris parmi Se, Te, Ca, Bi, et Pb en des teneurs
supérieures ou
égales à 0%, et inférieures ou égales à 0,1%,
le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration, la
composition
chimique satisfaisant les relations suivantes:
0,1 % <_ C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 <_ 0,55%
et:
Ti + Zr/2 - 7xN/2 <_ 0,05%
et:
1,05xMn + 0,54xNi +0,5OxCr + 0,3x(Mo + W/2)1/2 + K > 1,8
avec K = 0,5 si B >_ 0,0005% et K = 0 si B < 0,0005%,
selon lequel on soumet la pièce à un traitement thermique de trempe, effectué
dans
la chaude de mise en forme à chaud ou après austénitisation par réchauffage
dans
un four, pour réaliser la trempe:
- on refroidit la pièce à une vitesse de refroidissement moyenne supérieure à
0,5 C/s entre une température supérieure à AC3 et une température comprise
entre
T = 800 - 270xC* - 9OxMn -37xNi - 70xCr - 83x(Mo + W/2), avec C* = C - Ti/4 -
Zr/8 +
7xN/8, et T-50 C,
- puis on refroidit la pièce à une vitesse de refroidissement à coeur Vr <
1150xep-1'7
et supérieure à 0,1 C/s entre la température T et 100 C, ep étant l'épaisseur
de la
pièce exprimée en mm,
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3b
on refroidit la pièce jusqu'à la température ambiante et on effectue,
éventuellement, un planage.
Eventuellement, la trempe peut être suivie d'un revenu à une température
inférieure à 350 C, et de préférence inférieure à 250 C.
L'invention concerne également une pièce, et notamment une tôle obtenue
notamment par ce procédé, l'acier ayant une structure constituée de 5% à 20%
d'austénite retenue, le reste de la structure étant martensitique ou
martensito-
bainitique avec des carbures. Lorsque la pièce est une tôle, son épaisseur
peut être
comprise entre 2 mm et 150 mm et sa planéité peut être caractérisée par une
flèche
inférieure ou égale à 12 mm/m, et de préférence inférieure à 5 mm/m.
Lorsque la teneur en carbone est telle que :
0,1 % < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,2%
la dureté est, de préférence, comprise entre 280 HB et 450 HB.
Lorsque la teneur en carbone est telle que :
0,2% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 <0,3%
la dureté est, de préférence, comprise entre 380 HB et 550 HB.
Lorsque la teneur en carbone est telle que :
0,3% < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,5%
la dureté est, de préférence, comprise entre 450 HB et 650 HB.
Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé une tôle
résistant à l'abrasion en acier dont la composition chimique comprend, en
poids:
0,35%<_C<_0,8%
0%Si2%
0%SAIS2%
0,35%:g Si + AI <- 2%
0%:g Mn <_2,5%
0%<_Ni <_5%
0%<Cr<-5%
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3c
0%:g Mo <_ 0,50%
0%SW<_1,00%
0, 1 %:9 Mo +W/2<_0,50%
0%<_BS0,02%
0%STi52%
0% <_ Zr :g 4%
0,05%:g Ti + Zr/2:g 2%
0%SSS0,005%
N < 0,03%
0%<_Cu<_1,5%
au moins un élément pris parmi Nb, Ta et V en des teneurs satisfaisant la
formule
0%<_Nb/2 + Ta/4 + V<_0,5%,
le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration, la
composition
chimique satisfaisant les relations suivantes:
0,1 %<_ C* <_ 0,55%
et:
Ti + Zr/2 - 7xN/2 >_ 0,05 %
et:
1,05xMn + 0,54xNi + 0,50xCr + 0,3X(Mo + W/2)1/2 + K > 1,8
avec: K = 0,5 si B >_ 0,0005% et K = 0 si B < 0,0005%, et C* = C - Ti/4 - Zr/8
+ 7xN/8,
dont la planéité est caractérisée par une flèche inférieure à 12 mm/m, l'acier
ayant
une structure martensitique ou martensito-bainitiqué, ladite structure
contenant de
5% à 20% d'austénite retenue et des carbures.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non
limitative et être illustrée par des exemples.
Pour fabriquer une tôle selon l'invention, on élabore un acier dont la
composition chimique comprend, en % en poids :
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de 0,35% à 0,8% de carbone, et de préférence, plus de 0,45%, voire plus de
0,5%, et de 0% à 2% de titane, de 0% à 4% de zirconium, ces teneurs devant
êtres telles que : 0,05% < Ti+Zr/2 < 2%. Le carbone est destiné d'une part à
obtenir une structure martensitique suffisamment dure, d'autre part à former
des
carbures de titane et/ou de zirconium. La somme Ti+Zr/2 doit être supérieure à
0,05%, de préférence supérieure 0,10%, et mieux encore, supérieure à 0,3%, ou
même supérieure à 0,5% pour qu'il y ait un minimum de carbures formés, mais
doit rester inférieure à 2%, et de préférence inférieure ou égale à 0,9%, car
au-
delà, la ténacité et l'aptitude à la mise en oeuvre sont détériorées.
- De 0% (ou des traces) à 2% de silicium et de 0% (ou des traces) à 2%
d'aluminium, la somme Si+AI étant comprise entre 0,35% et 2% et de préférence
supérieure à 0,5%, et mieux encore, supérieure à 0,7%. Ces éléments, qui sont
des désoxydants, ont en outre pour effet de favoriser l'obtention d'une
austénite
retenue métastable fortement chargée en carbone dont la transformation en
martensite s'accompagne d'un gonflement important favorisant l'ancrage des
carbures de titane.
- De 0% (ou des traces) à 2% ou même 2,5% de manganèse, de 0% (ou des
traces) à 4% ou même 5% de nickel et de 0% (ou des traces) à 4% ou même 5%
de chrome, pour obtenir une trempabilité suffisante et ajuster les différentes
caractéristiques mécaniques ou d'emploi. Le nickel a, en particulier un effet
favorable sur la ténacité, mais cet élément est cher. Le chrome forme
également
de fins carbures dans la martensite ou la bainite.
- De 0% (ou des traces) à 0,50% de molybdène. Cet élément augmente la
trempabilité et forme dans la martensite ou dans la bainite de fins carbures
durcissants notamment par précipitation par auto revenu au cours du
refroidissement. Il n'est pas nécessaire de dépasser une teneur de 0,50% pour
obtenir l'effet désiré en particulier en ce qui concerne la précipitation de
carbures
durcissants. Le molybdène peut être remplacé, en tout ou partie, par un poids
double de tungstène. Néanmoins cette substitution n'est pas recherchée en
pratique car elle n'offre pas d'avantage par rapport au molybdène et est plus
coûteuse.
- Eventuellement de 0% à 1,5% de cuivre. Cet élément peut apporter un
durcissement supplémentaire sans détériorer la soudabilité. Au-delà de 1,5%,
il
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n'a plus d'effet significatif, il engendre des difficultés de laminage à chaud
et
coûte inutilement cher.
De 0% à 0,02% de bore. Cet élément peut être ajouté de façon optionnelle afin
d'augmenter la trempabilité. Pour que cet effet soit obtenu, la teneur en bore
doit,
5 de préférence, être supérieure à 0,0005% ou mieux 0,001 %, et n'a pas besoin
de
dépasser sensiblement 0,01 %.
- Jusqu'à 0,15% de soufre. Cet élément est un résiduel en général limité à
0,005%
ou moins, mais sa teneur peut être volontairement augmentée pour améliorer
l'usinabilité. A noter qu'en présence de soufre, pour éviter des difficultés
de
transformation à chaud, la teneur en manganèse doit être supérieure à 7 fois
la
teneur en soufre.
- Eventuellement au moins un élément pris parmi le niobium, le tantale et le
vanadium, en des teneurs telles que Nb/2+Ta/4+V reste inférieure à 0,5% afin
de
former des carbures relativement gros qui améliorent la tenue à l'abrasion.
Mais
les carbures formés par ces éléments sont moins efficaces que ceux qui sont
formés par le titane ou le zirconium, c'est pour cela qu'ils sont optionnels
et
ajoutés en quantité limitée.
- Eventuellement un ou plusieurs éléments pris parmi le sélénium, le tellure,
le
calcium, le bismuth et le plomb en des teneurs inférieures à 0,1% chacun. Ces
éléments sont destinés à améliorer l'usinabilité. A noter que, lorsque l'acier
contient du Se et/ou du Te, la teneur en manganèse doit être suffisante compte
tenu de la teneur en soufre pour qu'il puisse se former des séléniures ou des
tellurures de manganèse.
- Le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration. Parmi les
impuretés, il y a en particulier l'azote dont la teneur dépend du procédé
d'élaboration mais ne dépasse en général pas 0,03%. Cet élément peut réagir
avec le titane ou le zirconium pour former des nitrures qui ne doivent pas
être trop
gros pour ne pas détériorer la ténacité. Afin d'éviter la formation de gros
nitrures,
le titane et le zirconium peuvent être ajoutés dans l'acier liquide de façon
très
progressive, par exemple en mettant au contact de l'acier liquide oxydé une
phase oxydée telle qu'un laitier chargé en oxydes de titane ou de zirconium,
puis
en désoxydant l'acier liquide, de façon à faire diffuser lentement le titane
ou le
zirconium depuis la phase oxydée vers l'acier liquide.
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En outre, afin d'obtenir des propriétés satisfaisantes, les teneurs en
carbone,
titane, zirconium, et azote doivent être telles que :
0,1 % < C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 < 0,55%
L'expression C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8 = C* représente la teneur en carbone
libre après précipitation des carbures de titane et de zirconium, compte tenu
de la
formation de nitrures de titane et de zirconium. Cette teneur en carbone libre
C* doit
être supérieure à 0,1%, et de préférence supérieure ou égale à 0,22%, pour
avoir
une martensite ayant une dureté minimale, mais au-delà de 0,55% la ténacité et
l'aptitude à la mise en oeuvre sont trop détériorées.
De plus, la composition chimique doit être choisie de telle sorte que la
trempabilité de l'acier soit suffisante, compte tenu de l'épaisseur de la tôle
qu'on
souhaite fabriquer. Pour cela, la composition chimique doit satisfaire la
relation:
Tremp =1,05xMn + 0,54xNi +0,5OxCr + 0,3x(Mo + W/2)112 + K > 1,8 ou mieux 2
avec : K = 0,5 si B >ou égal 0,0005% et K = 0 si B < 0,0005%,
A noter que, plus particulièrement lorsque Tremp est compris entre 1,8 et 2,
il
est préférable que la teneur en silicium soit supérieure à 0,5% de façon à
favoriser la
formation d'austénite retenue.
En outre, les teneurs en Ti, Zr et N doivent, de préférence, être telles que :
Ti + Zr/2 - 7xN/2 > 0,05%, et mieux supérieure à 0,1 %, et mieux encore,
supérieure
à 0,3% pour que la teneur en carbures soit suffisante.
Enfin, et pour obtenir une bonne tenue à l'abrasion, la structure
micrographique de l'acier est constituée de martensite ou de bainite ou d'un
mélange
de ces deux structures, et de 5% à 20% d'austénite retenue. Cette structure
comprenant en outre des gros carbures de titane ou de zirconium, voire des
carbures
de niobium, de tantale ou de vanadium, formés à haute température. Les
inventeurs
ont constaté que l'efficacité des gros carbures pour l'amélioration de la
tenue à
l'abrasion pouvait être obérée par le déchaussement prématuré de ceux-ci et
que ce
déchaussement pouvait être évité par la présence d'austénite métastable qui se
transforme en martensite fraîche sous l'effet des phénomènes d'abrasion. La
transformation de l'austénite métastable en martensite fraîche se faisant par
gonflement, cette transformation dans la sous-couche abrasée augmente la
résistance au déchaussement des carbures et, ainsi, améliore la résistance à
l'abrasion.
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D'autre part, la dureté élevée de l'acier et la présence de carbures de titane
fragilisant imposent de limiter autant que possible les opérations de planage.
De ce
point de vue, les inventeurs ont constaté qu'en ralentissant de façon
suffisante le
refroidissement dans le domaine de transformation bainito-martensitique, on
réduit
les déformations résiduelles des produits, ce qui permet de limiter les
opérations de
planage. Les inventeurs ont constaté qu'en refroidissant la pièce ou la tôle à
une
vitesse de refroidissement Vr < 1150xep-1'7, (dans cette formule, ep est
l'épaisseur
de la tôle exprimée en mm, et la vitesse de refroidissement est exprimée en
C/s) en
dessous d'une température T = 800 - 270xC* - 9OxMn -37xNi - 70XCr - 83x(Mo +
1o W/2), (exprimée en C), d'une part on favorisait l'obtention d'une
proportion
significative d'austénite résiduelle, et d'autre part, on réduisait les
contraintes
résiduelles engendrées par les changements de phase.
Pour fabriquer une tôle ayant une bonne résistance à l'abrasion et bien plane,
on élabore l'acier, on le coule sous forme de brame ou de lingot. On lamine à
chaud
la brame ou le lingot pour obtenir une tôle qu'on soumet à un traitement
thermique
permettant tout à la fois d'obtenir la structure souhaitée et une bonne
planéité sans
planage ultérieur ou avec un planage limité. Le traitement thermique peut être
effectué directement dans la chaude de laminage ou réalisé ultérieurement,
éventuellement après un planage à froid ou à mi-chaud.
Pour réaliser le traitement thermique :
- on chauffe l'acier au-dessus du point AC3 de façon à lui conférer une
structure
entièrement austénitique,
- puis on le refroidit à une vitesse de refroidissement moyenne supérieure à
la
vitesse critique de transformation bainitique jusqu'à une température égale ou
légèrement inférieure (de moins de 50 C environ) à une température T = 800 -
270xC* - 90xMn -37xNi - 70XCr - 83x(Mo + W/2), (exprimée en C),
- puis, entre la température ainsi définie (c'est à dire comprise entre T et T
- 50 C
environ) et 100 C environ, on refroidit la tôle à une vitesse de
refroidissement
moyenne à coeur Vr comprise entre 0,1 C/s, pour obtenir une dureté
suffisante, et
1150xep-1'7, pour obtenir la structure souhaitée,
- et on refroidit la tôle jusqu à la température ambiante, de préférence, sans
que ce
soit obligatoire, à une vitesse lente.
En outre, on peut effectuer un traitement de détente à une température
inférieure
ou égale à 350 C, et de préférence inférieure ou égale à 250 C.
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On obtient ainsi une tôle, dont l'épaisseur peut être comprise entre 2 mm et
150
mm, ayant une excellente planéité caractérisée par une flèche inférieure à 12
mm
par mètre sans planage ou avec un planage modéré. La tôle a une dureté
comprise
entre 280HB et 650HB. Cette dureté dépend principalement de la teneur en
carbone
libre C* = C - Ti/4 - Zr/8 + 7xN/8.
En fonction des teneurs en carbone libre C*, on peut définir plusieurs domaine
correspondant à des niveaux de dureté croissant, et en particulier :
a) 0,1 % < C* < 0,2%, la dureté est comprise entre 280HB et 450HB environ,
b) 0,2% < C* < 0,3%, la dureté est comprise entre 380HB et 550HB environ,
c) 0,3% < C* < 0,5%, la dureté est comprise entre 450HB et 650HB environ.
La dureté étant fonction de la teneur en carbone libre C*, la même dureté peut
être obtenue avec des teneurs en titane ou zirconium très différentes. A
dureté
égale, la résistance à l'abrasion est d'autant plus élevée que la teneur en
titane ou
zirconium est importante. De même, à teneur en titane ou zirconium égale, la
résistance à l'abrasion est d'autant meilleure que la dureté est élevée. De
plus, la
mise en oeuvre de l'acier est d'autant plus facile que la teneur en carbone
libre est
faible, mais à teneur en carbone libre égale, la ductilité est d'autant
meilleure que la
teneur en titane est faible. L'ensemble de ces considérations permet de
choisir les
teneurs en carbone et titane ou zirconium qui conduisent à l'ensemble des
propriétés
les mieux adaptées à chaque domaine d'application.
Selon les niveaux de dureté, les utilisations sont par exemple :
- 280 à 450 HB : godets, bennes de camions et de dumpers, blindages de
cyclones, trémies, moules à parpaings,
- 380 à 550 HB : blindages de broyeurs à percussion, lame d'attaque de
bulldozer,
lames de benne preneuse, grilles de cribles,
- 450 à 650 HB : plaques de blindage de broyeur à cylindres, renforts de
godets,
renforts sous lame d'attaque, bouclier de lame éperon, bord d'attaque.
A titre d'exemple, on considère des tôles en aciers repérés A à G selon
l'invention
et H à J selon l'art antérieur. Les compositions chimiques des aciers,
exprimés en
10-3 % en poids, ainsi que la dureté, la teneur en austénite résiduelle de la
structure
et un indice de résistance à l'usure Rus, sont reportées au tableau 1.
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Tableau 1
C Si AI Mn Ni Cr Mo W Ti B N HB % aust Rus
A 360 850 50 1300 500 700 100 500 400 2 6 460 10 1,42
B 640 850 50 400 1500 700 110 450 620 3 7 555 14 2,72
C 590 520 570 550 320 1850 470 - 540 - 7 570 12 2,24
D 705 460 630 1090 280 2450 430 100 825 - 7 580 13 3,14
E 690 370 25 740 310 2100 460 - 795 - 6 605 10 2,83
F 350 810 30 1200 270 1350 380 160 2 6 510 8 1,32
G 390 790 35 12 00 250 1340 390 405 3 6 495 11 1,77
H 340 380 30 1260 470 820 370 - 410 3 6 475 1 0,86
I 315 330 25 1230 180 1360 395 165 2 6 515 2 0,7
J 367 315 30 1215 210 1375 405 430 2 5 500 2 1,01
L'indice de résistance à l'usure Rus varie comme le logarithme de l'inverse de
la
perte de poids d'une éprouvette prismatique mise en rotation dans un bac
contenant
des granulats calibrés de quartzite.
Toutes les tôles ont une épaisseur de 30 mm, et les tôles correspondant aux
aciers A à G ont été trempées conformément à l'invention, après
austénitisation à
900 C.
A près austénitisation, les conditions de refroidissement sont :
- pour les tôles en acier B et D: refroidissement à une vitesse moyenne de 0,7
C/s
au-dessus de la température T définie plus haut, et à une vitesse moyenne de
0,13 C/s en dessous, conformément à l'invention;
- pour les tôles en acier A, C, E, F, G : refroidissement à une vitesse
moyenne de
6 C/s au-dessus de la température T définie plus haut, et à une vitesse
moyenne
de 1,4 C/s en dessous, conformément à l'invention ;
- pour les tôles en acier H, I, J, données à titre de comparaison :
austénitisation
900 C suivie de refroidissement à une vitesse moyenne de 20 C/s au dessus de
la température T définie plus haut, et à une vitesse moyenne de 12 C/s en
dessous.
Les tôles selon l'invention ont une structure martensito-bainitique contenant
de
5% à 20% d'austénite retenue, alors que les tôles données à titre de
comparaison
ont une structure entièrement martensitique, c'est à dire, martensitique et ne
contenant pas plus de 2 ou 3% d'austénite retenue. Toutes les tôles
contiennent des
carbures.
CA 02506351 2005-05-17
WO 2004/048620 PCT/FR2003/003359
La comparaison des résistances à l'usure, montre que, à dureté et teneur en
titane voisines, les tôles conformes à l'invention ont un coefficient Rus en
moyenne
supérieur de 0,5 à celui des tôles selon l'art antérieur. En particulier, la
comparaison
des exemples A et H qui diffèrent essentiellement par la structure (teneur en
5 austénite résiduelle de 10% pour A, structure entièrement martensitique pour
H)
montre l'incidence de la présence d'austénite résiduelle dans la structure. Il
est à
noter que la différence de teneur en austénite résiduelle résulte à la fois de
la
différence entre les traitements thermiques et de la différence entre les
teneurs en
silicium.
10 On peut en outre observer que, toutes choses sensiblement égales par
ailleurs, la
contribution à la résistance à l'usure attribuable aux carbures de titane est
significativement plus élevée quand leur présence est combinée avec celle
d'austénite résiduelle, conformément à l'invention, que lorsque ces carbures
sont
précipités au sein d'une matrice essentiellement dépourvue d'austénite
résiduelle.
Ainsi pour des écarts similaires de teneurs en titane (et donc en TiC, le
carbone étant
toujours en excès), le couple d'aciers F,G (selon l'invention) se différencie
nettement
du couple d'aciers I,J, en terme de gain de tenue apporté par le titane. Pour
F,G, le
gain de résistance Rus apporté par 0,245% de Ti est de 0,46, alors qu'il n'est
que de
0,31 pour un écart de 0,265% de Ti dans le cas du couple I,J.
Cette observation est attribuable à l'effet de sertissage accru des carbures
de
titane par la matrice environnante, quand celle-ci contient de l'austénite
résiduelle
susceptible de se transformer en martensite dure avec gonflement sous l'effet
des
sollicitations abrasives.
Par ailleurs, la déformation après refroidissement, sans planage, pour les
tôles en
acier selon l'invention est inférieure à 10mm/m, et est d'environ 15mm/m pour
la tôle
en acier H.
Il en résulte en pratique, soit la possibilité de livrer les produits sans
planage, soit
l'exécution d'un planage pour satisfaire une exigence de planéité plus sévère
(par
exemple 5mm/m) mais réalisée plus facilement et en introduisant moins de
contraintes du fait de la déformation originelle moindre des produits selon
l'invention.
