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(11) | EP 2 020 451 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Procédé de fabrication de tôles d'acier à hautes caractéristiques de résistance et de ductilité, et tôles ainsi produites |
| (57) L'invention concerne une tôle d'acier laminée à chaud de résistance supérieure à
800 MPa, d'allongement à rupture supérieur à 10%, dont la composition comprend, les
teneurs étant exprimées en poids : 0,050% ≤ C ≤ 0,090%, 1%≤ Mn ≤ 2%, 0,015% ≤ Al ≤
0,050 %, 0,1%≤Si ≤ 0,3%, 0,10% ≤ Mo ≤ 0,40%, S ≤ 0,010%, P≤ 0,025%, 0,003%≤N≤0,009%,
0, 12% ≤ V ≤ 0,22%, Ti≤ 0,005%, Nb≤ 0,020% et à titre optionnel, Cr≤ 0,45%, le reste
de la composition étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration |
[0001] L'invention concerne la fabrication de tôles laminées à chaud d'aciers dits « multiphasés », présentant simultanément une très haute résistance et une capacité de déformation permettant de réaliser des opérations de mise en forme à froid. L'invention concerne plus précisément des aciers à microstructure majoritairement bainitique présentant une résistance supérieure à 800 MPa et un taux d'allongement à rupture supérieur à 10%. L'industrie automobile constitue en particulier un domaine privilégié d'application de ces tôles d'aciers laminées à chaud.
[0002] Il existe en particulier dans cette industrie un besoin continu d'allègement des véhicules et d'accroissement de la sécurité. C'est ainsi que l'on a proposé différentes familles d'aciers pour répondre aux besoins croissants :
On a tout d'abord proposé des aciers comportant des éléments de micro-alliage dont le durcissement est obtenu simultanément par précipitation et par affinement de la taille de grains. Le développement de ces aciers a été suivi par celui d'aciers « Dual-Phase » où la présence de martensite au sein d'une matrice ferritique permet d'obtenir une résistance supérieure à 450MPa associée à une bonne aptitude au formage à froid.
[0003] Pour obtenir des niveaux de résistance supérieurs, on a développé des aciers présentant un comportement «TRIP» (Transformation Induced Plasticity ») avec des combinaisons de propriétés (résistance-aptitude à la déformation) avantageuses : ces propriétés sont liées à la structure de ces aciers constituée d'une matrice ferritique comportant de la bainite et de l'austénite résiduelle. Sous l'effet d'une déformation, l'austénite résiduelle d'une pièce en acier TRIP se transforme progressivement en martensite, ce qui se traduit par une consolidation importante et retarde l'apparition d'une striction.
[0004] Pour atteindre simultanément un rapport limite d'élasticité/résistance élevé, une résistance encore plus importante, c'est à dire un niveau supérieur à 800 MPa, on a développé des aciers multiphasés à structure majoritairement bainitiques ; dans l'industrie automobile ou dans l'industrie générale, ces aciers sont utilisés avec profit pour la fabrication de pièces structurales. L'aptitude à la mise en forme de ces pièces requiert cependant simultanément un allongement suffisant. Cette exigence peut également être requise lorsque les pièces sont soudées puis mises en forme : dans ce cas, les joints soudés doivent présenter une aptitude suffisante à la mise en forme et ne pas conduire à des ruptures prématurées au niveau des assemblages.
[0005] La présente invention a pour but de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus. Elle vise à mettre à disposition un acier laminé à chaud présentant une résistance mécanique supérieure à 800 MPa conjointement avec un taux d'allongement à rupture supérieur à 10%, aussi bien en sens long qu'en sens travers par rapport au laminage.
[0006] L'invention vise également à mettre à disposition un acier peu sensible à l'endommagement lors de la découpe par un procédé mécanique.
[0007] Elle vise également à disposer d'un acier présentant une bonne aptitude à la mise en forme d'assemblages soudés fabriqués à partir de cet acier, en particulier d'assemblages obtenus par soudage LASER.
[0008] L'invention vise également à disposer d'un procédé de fabrication d'un acier à l'état non revêtu, électrozingué ou galvanisé. Ceci nécessite donc que les caractéristiques mécaniques de cet acier soient peu sensibles aux cycles thermiques associés aux procédés de revêtement de zinc au trempé.
[0009] L'invention vise également à disposer d'un acier laminé à chaud disponible même en faible épaisseur, c'est à dire par exemple entre 1 et 5mm. La dureté à chaud de l'acier ne doit donc pas être trop élevée pour faciliter le laminage. Dans ce but, l'invention a pour objet une tôle d'acier laminée à chaud de résistance supérieure à 800 MPa, d'allongement à rupture supérieur à 10%, dont la composition comprend, les teneurs étant exprimées en poids :
0,050% ≤ C ≤ 0,090%, 1%≤ Mn ≤ 2%, 0,015% ≤ Al ≤ 0,050 %, 0,1%≤Si≤ 0,3%, 0,10% ≤ Mo ≤ 0,40%, S ≤ 0,010%, P≤ 0,025%, 0,003%≤N≤0,009%, 0, 12% ≤V≤ 0,22%, Ti≤ 0,005%, Nb≤ 0,020% et à titre optionnel, Cr≤ 0,45%, le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.
[0010] La composition de l'acier comprend préférentiellement, la teneur étant exprimée en poids : 0,050% ≤ C ≤ 0,070%
[0011] A titre préféré, la composition comprend, la teneur étant exprimée en poids : 0,070% <C ≤ 0,090%
[0014] La composition de l'acier comprend préférentiellement : 0,12% ≤ V ≤ 0,16 %. Selon un mode préféré, la composition de l'acier comprend 0,18% ≤ Mo ≤ 0,30 %.
[0017] La microstructure de l'acier comprend préférentiellement, en fraction surfacique, au moins 80% de bainite supérieure, le complément éventuel étant constitué de bainite inférieure, de martensite et d'austénite résiduelle, la somme des teneurs en martensite et en austénite résiduelle étant inférieure à 5%.
[0018] L'invention a également pour objet un assemblage soudé par faisceau à haute densité d'énergie réalisé à partir d'une tôle d'acier selon l'un des modes ci-dessus.
[0019] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à chaud de résistance supérieure à 800 MPa, d'allongement à rupture supérieur à 10%, selon lequel on approvisionne un acier de composition ci-dessus, on coule un demi-produit qu'on porte à une température supérieure à 1150°C. On lamine à chaud le demi-produit jusqu'à une température TFL dans un domaine de température où la microstructure de l'acier est entièrement austénitique de façon à obtenir une tôle. On refroidit ensuite celle-ci à une vitesse de refroidissement VR comprise 75 et 200°C/s, puis on bobine la tôle à une température Tbob comprise entre 500 et 600°C.
[0020] Selon un mode préféré, la température de fin de laminage TFL est comprise entre 870 et 930°C.
[0022] Préférentiellement, la tôle est décapée, puis optionnellement skin-passée, puis revêtue de zinc ou d'alliage de zinc.
[0024] L'invention a également pour objet l'utilisation d'une tôle d'acier laminée à chaud selon l'un des modes ci-dessus, ou fabriquée par un procédé selon l'un des modes ci-dessus pour la fabrication de pièces de structure ou d'éléments de renfort, dans le domaine automobile.
[0025] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description ci-dessous, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux figures annexées ci-jointes selon lesquelles :
- La figure 1 illustre l'influence de la teneur en carbone sur l'allongement en sens long de soudures de raboutage réalisées par faisceau LASER
- La figure 2 illustre la microstructure d'un acier selon l'invention
[0026] En ce qui concerne la composition chimique de l'acier, le carbone joue un rôle important sur la formation de la microstructure et sur les propriétés mécaniques.
[0027] Selon l'invention, la teneur en carbone est comprise entre 0,050 et 0,090% en poids : Au dessous de 0,050%, une résistance suffisante ne peut pas être obtenue. Au delà de 0,090%, la microstructure formée est constituée majoritairement de bainite inférieure, cette structure étant caractérisée par la présence de carbures précipités au sein des lattes de ferrite bainitique : la résistance ainsi obtenue est élevée, mais l'allongement est alors notablement réd u it.
[0028] Selon un mode particulier de l'invention, la teneur en carbone est comprise entre 0,050 et 0,070% La figure 1 illustre l'influence de la teneur en carbone sur l'allongement en sens long de soudures de raboutage par faisceau LASER : Un allongement à rupture particulièrement élevé, de l'ordre de 17 à 23% est associé à une teneur en carbone allant de 0,050 à 0,070%. Ces valeurs d'allongement élevées permettent d'assurer que des tôles soudées par LASER pourront être embouties de façon satisfaisante, même en tenant compte d'éventuelles imperfections locales, telles que des singularités géométriques de cordons de soudure entraînant des concentrations de contraintes, ou des microporosités au sein du métal fondu. Par rapport à des aciers à 0,12%C de l'art antérieur, il était attendu que la réduction du carbone améliore la soudabilité. Cependant, on a mis en évidence qu'un abaissement important de la teneur en carbone permet non seulement d'obtenir un allongement à rupture élevé, mais encore de maintenir simultanément la résistance mécanique à un niveau supérieur à 800MPa, ce qui n'était pas attendu pour des teneurs aussi basses que 0,050%C.
[0029] Selon un autre mode préféré, la teneur en carbone est supérieure à 0,070% et inférieure ou égale à 0,090% : même si cette gamme ne conduit pas à une ductilité aussi élevée, l'allongement à rupture des soudures LASER est supérieure à 15%, et reste comparable à celui de la tôle d'acier de base.
[0030] En quantité comprise entre 1 et 2% en poids, le manganèse augmente la trempabilité et permet d'éviter la formation de ferrite au refroidissement après laminage. Le manganèse contribue également à désoxyder l'acier lors de l'élaboration en phase liquide. L'addition de manganèse participe également à un durcissement efficace en solution solide et à l'obtention d'une résistance accrue. Préférentiellement, le manganèse est compris entre 1,4 et 1,8% : on forme de la sorte une structure totalement bainitique sans risque d'apparition de structure en bandes néfaste.
[0031] Dans une gamme de teneurs comprises entre 0,015% et 0,050%, l'aluminium est un élément efficace pour la désoxydation de l'acier. Cette efficacité est obtenue de façon particulièrement économique et stable lorsque la teneur en aluminium est comprise entre 0,020 et 0,040%.
[0032] En quantité supérieure ou égale à 0,1%, le silicium contribue à la désoxydation en phase liquide et au durcissement en solution solide. Une addition de silicium au delà de 0,3% provoque cependant la formation d'oxydes fortement adhérents et l'apparition éventuelle de défauts de surface, dus notamment à un manque de mouillabilité dans les opérations de galvanisation au trempé.
[0033] En quantité supérieure ou égale à 0,10%, le molybdène retarde la transformation bainitique lors du refroidissement après laminage, contribue au durcissement par solution solide et affine la taille des lattes bainitiques. Selon l'invention, la teneur en molybdène est inférieure ou égale à 0,40% pour éviter la formation excessive de structures de trempe. Cette teneur limitée en molybdène permet également d'abaisser le coût de fabrication.
[0034] Selon un mode préféré, la teneur en molybdène est supérieure ou égale à 0,18% et inférieure ou égale à 0,30%. De la sorte, le niveau est idéalement ajusté pour éviter la formation de ferrite ou de perlite dans la tôle d'acier sur la table de refroidissement après laminage à chaud.
[0035] En quantité supérieure à 0,010%, le soufre tend à précipiter en quantité excessive sous forme de sulfures de manganèse qui réduisent fortement l'aptitude à la mise en forme.
[0036] Le phosphore est un élément connu pour ségréger aux joints de grains. Sa teneur doit être limitée à 0,025% de façon à maintenir une ductilité à chaud suffisante.
[0037] A titre optionnel, la composition peut comporter du chrome en quantité inférieure ou égale à 0,45%. Grâce aux autres éléments de la composition et au procédé selon l'invention, sa présence n'est cependant pas absolument nécessaire, ce qui présente l'avantage d'éviter des additions coûteuses.
[0038] Une addition de chrome entre 0,20 et 0,45% peut être effectuée en complément des autres éléments augmentant la trempabilité.
[0039] Selon l'invention, l'acier contient moins de 0,005%Ti et moins de 0,020%Nb Dans le cas contraire, ces éléments fixent une quantité trop importante d'azote sous forme de nitrures ou de carbonitrures. Il ne reste pas alors suffisamment d'azote disponible pour précipiter avec le vanadium. De plus, une précipitation excessive de niobium augmenterait la dureté à chaud et ne permettrait pas aisément la réalisation de tôles laminées à chaud de faible épaisseur.
[0041] Le vanadium est un élément important selon l'invention : l'acier contient une teneur en vanadium comprise entre 0,12 et 0,22%. Par rapport à un acier sans vanadium, l'augmentation de la résistance grâce à une précipitation durcissante de carbonitrures peut aller jusqu'à 300MPa. Au dessous de 0,12%, on ne note pas d'effet significatif sur les caractéristiques mécaniques de traction. Au delà de 0,22% de vanadium, dans les conditions de fabrication selon l'invention, on note une saturation de l'effet sur les caractéristiques mécaniques. Une teneur inférieure à 0,22% permet donc d'obtenir des caractéristiques mécaniques élevées de façon très économique par rapport à des aciers qui comporteraient des teneurs plus élevées en vanadium.
[0042] Pour une teneur en vanadium comprise entre 0,13 et 0,15%, on obtient un affinement de la microstructure et un durcissement structural tout particulièrement efficaces.
[0043] Selon l'invention, la teneur en azote est supérieure ou égale à 0,003% pour obtenir une précipitation de carbonitrures de vanadium en quantité suffisante. Cependant, la teneur en azote est inférieure ou égale à 0,009% pour éviter la présence d'azote en solution solide ou la formation de carbonitrures de taille plus importante, qui réduiraient la ductilité.
[0044] Le reste de la composition est constitué d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration, telles que par exemple Sb, Sn, As.
[0045] La microstructure de l'acier selon l'invention est constituée :
- d'au moins 80% de bainite supérieure, cette structure étant constituée de lattes de ferrite bainitique et de carbures situés entre ces lattes, la précipitation intervenant lors de la transformation bainitique. Cette matrice présente des propriétés de résistance élevées, combinées à une ductilité importante
- en complément éventuel, la structure contient :
- De la bainite inférieure, dont la précipitation de carbures intervient au sein des lattes ferritiques ; par rapport à la bainite supérieure, la bainite inférieure présente une résistance un peu plus importante, mais une ductilité moins grande.
- Eventuellement de la martensite. Celle-ci est fréquemment associée à de l'austénite résiduelle sous forme de composés « M-A » (martensite-austénite résiduelle) La teneur totale en martensite et en austénite résiduelle doit être limitée à 5% pour ne pas diminuer la ductilité.
[0046] Les pourcentages microstructuraux ci-dessus correspondent aux fractions surfaciques que l'on peut mesurer sur des coupes polies et attaquées.
[0047] La microstructure ne comporte donc pas de ferrite primaire ou proeutectoïde : elle présente alors une grande homogénéité puisque l'écart de propriétés mécaniques entre la matrice (bainite supérieure) et les autres constituants éventuels (bainite inférieure et martensite) est faible. Lors d'une sollicitation mécanique, les déformations se répartissent de façon homogène. Une accumulation de dislocations n'intervient pas au niveau des interfaces entre les constituants et un endommagement prématuré est évité, contrairement à ce qui peut être noté dans des structures comportant une quantité significative de ferrite primaire, phase dont la limite d'écoulement est très faible, ou de martensite à très haut niveau de résistance. De la sorte, l'acier selon l'invention présente une aptitude particulière à certains modes de déformation exigeants tels que l'expansion de trous, la sollicitation mécanique de bords découpés, le pliage.
[0048] La mise en oeuvre du procédé de fabrication d'une tôle laminée à chaud selon l'invention est la suivante :
- On approvisionne un acier de composition selon l'invention, puis on procède à la coulée d'un demi-produit à partir de cet acier. Cette coulée peut être réalisée en lingots, ou en continu sous forme de brames d'épaisseur de l'ordre de 200mm. On peut également effectuer la coulée sous forme de brames minces de quelques dizaines de millimètres d'épaisseur, ou de bandes minces, entre cylindres d'acier contra-rotatifs.
[0049] Les demi-produits coulés sont tout d'abord portés à une température supérieure à 1150°C pour atteindre en tout point une température favorable aux déformations élevées que va subir l'acier lors du laminage. Naturellement, dans le cas d'une coulée directe de brames minces ou de bandes minces entre cylindres contra-rotatifs, l'étape de laminage à chaud de ces demi-produits débutant à plus de 1150°C peut se faire directement après coulée si bien qu'une étape de réchauffage intermédiaire n'est pas nécessaire dans ce cas.
[0050] On lamine à chaud le demi-produit dans un domaine de température où la structure de l'acier est totalement austénitique jusqu'à une température de fin de laminage TFL. La température TFL est comprise préférentiellement entre 870 et 930°C pour obtenir une taille de grain adaptée à la transformation bainitique qui va suivre.
[0051] On effectue ensuite un refroidissement à une vitesse VR comprise entre 75 et 200°C/s : une vitesse minimale de 75°C/s permet d'éviter la formation de ferrite proeutectoïde et de perlite, alors qu'une vitesse VR inférieure ou égale à 200°C/s permet d'éviter la formation excessive de martensite.
[0052] D'une façon optimale, la vitesse VR est comprise entre 80 et 150°C/s : Une vitesse minimale de 80°C/s conduit à la formation de bainite supérieure avec une taille de lattes très réduite, associée à d'excellentes propriétés mécaniques. Une vitesse inférieure à 150°C/s permet d'éviter très majoritairement la formation de martensite.
[0053] La gamme de vitesse de refroidissement selon l'invention peut être obtenue au moyen d'une pulvérisation d'eau ou d'un mélange air-eau, en fonction de l'épaisseur de la tôle, à la sortie du laminoir finisseur.
- Après cette phase de refroidissement rapide, la tôle laminée à chaud est bobinée à une température Tbob comprise entre 500 et 600°C. La transformation bainitique se produit pendant cette phase de bobinage ; de la sorte, on évite la formation de ferrite proeutectoïde ou de perlite causée par une température de bobinage trop élevée, et on évite également la formation de constituants de trempe qui serait causée par une température de bobinage trop basse. De plus, la précipitation de carbonitrures intervenant dans cette gamme de température de bobinage permet également d'obtenir un durcissement supplémentaire.
[0054] La tôle peut être utilisée à l'état nu ou revêtu. Selon l'utilisation envisagée, on décape la tôle après laminage selon un procédé connu en soi, de façon à obtenir un état de surface propre à favoriser la mise oeuvre du revêtement ultérieur.
[0055] Afin d'effacer le palier observé lors d'un essai mécanique de traction, la tôle peut être éventuellement soumise à une légère déformation à froid, usuellement inférieure à 1% (« skin-pass ») La tôle est ensuite revêtue de zinc ou d'un alliage à base de zinc, par exemple par électrozingage ou par galvanisation au trempé. Dans ce dernier cas, on a mis en évidence que la microstructure particulière de l'acier, composée majoritairement de bainite supérieure, est peu sensible aux conditions thermiques du traitement ultérieur de galvanisation, si bien que les caractéristiques mécaniques des tôles revêtues au trempé présentent une grande stabilité même en cas de fluctuation intempestive de ces conditions. La tôle à l'état galvanisé présente donc des caractéristiques mécaniques très similaires de celles à l'état nu.
Exemple :
[0056] On a élaboré des aciers dont la composition figure au tableau ci-dessous, exprimée en pourcentage pondéral. Outre l'acier I-1 ayant servi à la fabrication de tôles selon l'invention, on a indiqué à titre de comparaison la composition d'aciers R-1 et R-2 ayant servi à la fabrication de tôles de référence.
Tableau 1 Compositions d'aciers (% poids). I= Selon l'invention. R= référence Valeurs
soulignées : Non conforme à l'invention.
| Acier | C (%) | Mn (%) | Si (%) | Al(%) | S(%) | P(%) | Mo (%) | Cr (%) | N(%) | V (%) | Nb (%) |
| I-1 | 0,070 | 1,604 | 0,218 | 0,028 | 0,002 | 0,014 | 0,313 | 0,400 | 0,006 | 0,150 | - |
| I2 | 0,072 | 1,592 | 0,204 | 0,031 | 0,003 | 0,024 | 0,200 | 0,414 | 0,006 | 0,211 | 0,017 |
| R1 | 0.125 | 1,670 | 0,205 | 0,030 | 0,002 | 0,025 | 0,307 | 0,414 | 0,004 | 0.105 | - |
| R2 | 0.102 | 1,680 | 0,204 | 0,023 | 0,002 | 0.028 | 0,315 | 0,408 | 0,007 | 0,205 | - |
[0057] Des demi-produits correspondant aux compositions ci-dessus ont été réchauffés à 1220°C et laminés à chaud jusqu'à une épaisseur de 2,3 mm dans un domaine où la structure est entièrement austénitique. Les conditions de fabrication de ces aciers (température de fin de laminage TFL, vitesse de refroidissement VR, température de bobinage Tbob) sont indiquées au tableau 2
Tableau 2 Conditions de fabrication. Valeurs soulignées : non conforme à l'invention
| Acier | TFL(°C) | VR(°C/s) | Tbob(°C) |
| I1 | 910 | 80 | 520 |
| I2 | 875 | 80 | 600 |
| R1 | 880 | 80 | 520 |
| R2 | 885 | 100 | 450 |
[0058] Les propriétés mécaniques de traction obtenues (limite d'élasticité Re, résistance Rm, allongement à rupture A) ont été portées au tableau 3 ci-dessous.
Tableau 3 : Caractéristiques mécaniques (sens long par rapport au laminage) : Valeurs
soulignées : non conforme à l'invention
| Acier | Re(MPa) | Rm (MPa) | Allongement à rupture A (%) |
| I1 | 820 | 880 | 11 |
| I2 | 767 | 831 | 16 |
| R1 | 740 | 835 | 8 |
| R2 | 870 | 927 | 7,5 |
[0059] Les valeurs élevées des caractéristiques mécaniques sont obtenues aussi bien en sens long qu'en sens travers par rapport au laminage pour les aciers selon l'invention.
[0060] La microstructure de l'acier I1 illustrée à la figure 2 comprend plus de 80% de bainite supérieure, le reste étant constitué de bainite inférieure et de composés M-A. La teneur totale en martensite et en austénite résiduelle est inférieure à 5%. La taille des anciens grains austénitiques et des paquets de lattes bainitiques est d'environ 10 micromètres. La limitation de la taille des paquets de lattes et la forte désorientation entre les paquets adjacents a pour conséquence une grande résistance à la propagation d'éventuelles microfissures. Grâce à la faible différence de dureté entre les différents constituants de la microstructure, l'acier est peu sensible à l'endommagement lors de la découpe par un procédé mécanique.
[0061] L'acier R1, présentant une teneur en carbone trop élevée et une teneur en vanadium trop faible, a un allongement à rupture insuffisant. L'acier R2, présente une teneur en carbone et en phosphore trop élevée, sa température de bobinage est également trop faible. En conséquence, son allongement à rupture est également nettement inférieur à 10%.
[0062] Des joints soudés autogènes LASER ont été réalisés dans les conditions suivantes : puissance : 4,5kW, vitesse de soudage : 2,5m/mn. L'allongement en sens long des soudures LASER de l'acier I-1 est de 17%, alors qu'il est de 10 et 13% respectivement pour les aciers R-1 et R-2. Ces valeurs conduisent, particulièrement pour l'acier R1, à des difficultés lors d'emboutissage de joints soudés.
[0063] Des tôles d'acier I1 selon l'invention ont été également galvanisées dans les conditions suivantes : après chauffage à 680°C, les tôles ont été refroidies à 455°C puis revêtues au trempé dans un bain de Zn à cette température et enfin refroidies à température ambiante. Les caractéristiques mécaniques des tôles galvanisées sont les suivantes : Re=824MPa, Rm=879MPa, A=12%. Ces propriétés sont pratiquement identiques à celles de la tôle non revêtue, ce qui indique que la microstructure des aciers selon l'invention est très stable vis-à-vis des cycles thermiques de galvanisation.
[0064] Ainsi, l'invention permet la fabrication de tôles d'aciers à matrice bainitique sans addition excessive d'éléments coûteux. Celles-ci allient une haute résistance et une ductilité élevée. Les tôles d'aciers selon l'invention sont utilisées avec profit pour la fabrication de pièces de structure ou d'éléments de renfort dans le domaine automobile et de l'industrie générale.
1. Tôle d'acier laminée à chaud de résistance supérieure à 800 MPa, d'allongement à rupture
supérieur à 10%, dont la composition comprend, les teneurs étant exprimées en poids
:
0,050% ≤C≤ 0,090%
1%≤Mn≤2%
0,015% ≤ AI ≤ 0,050 %
0,1 %≤Si≤ 0,3%
0,10%≤ Mo ≤0,40%
S≤ 0,010%
P≤ 0,025%
0,003%≤N≤0,009%
0, 12% ≤ V ≤ 0,22%
Ti≤ 0,005%
Nb≤ 0,020%
et à titre optionnel,
Cr≤ 0,45%
le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration2. Tôle d'acier selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition dudit acier comprend, la teneur étant exprimée en poids :
0,050% ≤C ≤ 0,070%
3. Tôle d'acier selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition dudit acier comprend, la teneur étant exprimée en poids :
0,070% <C ≤ 0,090%
4. Tôle d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la composition dudit acier comprend, la teneur étant exprimée en poids :
1,4%≤Mn ≤1,8%
5. Tôle d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la composition dudit acier comprend, la teneur étant exprimée en poids :
0,020% ≤ Al ≤ 0,040 %
6. Tôle d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la composition dudit acier comprend, la teneur étant exprimée en poids :
0,12%≤V≤0,16%
7. Tôle d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la composition dudit acier comprend, la teneur étant exprimée en poids :
0,18% ≤ Mo ≤ 0,30 %
8. Tôle d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la composition dudit acier comprend, la teneur étant exprimée en poids :
Nb ≤ 0,005 %
9. Tôle d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la composition dudit acier comprend, la teneur étant exprimée en poids :
0,20% ≤ Cr ≤ 0,45%
10. Tôle d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la microstructure dudit acier comprend, en fraction surfacique, au moins 80% de bainite
supérieure, le complément éventuel étant constitué de bainite inférieure, de martensite
et d'austénite résiduelle, la somme des teneurs en martensite et en austénite résiduelle
étant inférieure à 5%
11. Assemblage soudé réalisé à partir d'au moins une tôle d'acier selon l'une quelconque
des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'au moins une tôle est soudée par faisceau à haute densité d'énergie
12. Procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à chaud de résistance supérieure
à 800 MPa, d'allongement à rupture supérieur à 10%, selon lequel :
- on approvisionne un acier de composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
- on procède à la coulée d'un demi-produit à partir de cet acier,
- on porte ledit demi-produit à une température supérieure à 1150°C
- on lamine à chaud ledit demi-produit jusqu'à une température TFL , dans un domaine de température où la microstructure de l'acier est entièrement austénitique de façon à obtenir une tôle, puis
- on refroidit ladite tôle de telle sorte que la vitesse de refroidissement VR soit comprise 75 et 200°C/s, puis
- on bobine ladite tôle à une température Tbob comprise entre 500 et 600°C
13. Procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à chaud selon la revendication 12
caractérisé en ce que la température de fin de laminage TFL est comprise entre 870 et 930°C
14. Procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à chaud selon la revendication 12
ou 13 caractérisé en ce que la vitesse de refroidissement VR est comprise entre 80 et 150°C/s
15. Procédé de fabrication selon lequel une tôle fabriquée selon l'une quelconque des
revendications 12 à 14 est décapée, puis optionnellement skin-passée, puis revêtue
de zinc ou d'alliage le zinc
16. Procédé de fabrication d'une tôle d'acier selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit revêtement est réalisé au trempé
17. Utilisation d'une tôle d'acier laminée à chaud selon l'une quelconque des revendications
1 à 10, ou fabriquée par un procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à
16, pour la fabrication de pièces de structure ou d'éléments de renfort, dans le domaine
automobile.