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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l’article M7860 intitulé « Métallurgie du laminage à chaud » paru en 2000, rédigé par Pascal FABRÈGUE.
RÉSUMÉ
Cet article décrit les principaux mécanismes métallurgiques se produisant lors de la déformation à chaud des aciers. Ce procédé est une étape indispensable dans la production sidérurgique. Outre l’obtention des caractéristiques géométriques des produits, il permet également un contrôle de la microstructure, afin d’ajuster les propriétés finales des aciers. Des exemples d’application sont donnés pour illustrer ces différents aspects, d’un point de vue de la modélisation ou du développement de nouveaux aciers.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Astrid PERLADE : Responsable du service « Metallurgy of ThermoMechanical Treatments » - ArcelorMittal Global R&D, Maizières-lès-Metz, France
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Thierry IUNG : Responsable du département « Metallurgy, Prospects and Manufacturing » - Expert - ArcelorMittal Global R&D, Maizières-lès-Metz, France
INTRODUCTION
Quelle que soit leur utilisation finale, les produits sidérurgiques subissent, au cours de leur fabrication, au moins une étape de mise en forme à chaud, le plus souvent dissociée de la phase d’élaboration. La vocation initiale de cette phase de mise en forme – le laminage – est l’obtention de caractéristiques géométriques données. Des études menées depuis plus de quarante ans par de nombreuses équipes (IRSID, McGill University, Sheffield University…) ont montré qu’au cours du laminage (sous-entendu le réchauffage, le laminage proprement dit et le refroidissement jusqu’à la température ambiante), la structure métallurgique de l’acier évolue en permanence. Ces travaux ont en outre permis de cerner les phénomènes métallurgiques mis en jeu et de déterminer les paramètres (mécaniques, thermiques ou compositionnels) qui les contrôlent. Dès lors, en jouant sur ces différents paramètres dans le respect des contraintes imposées par les outils industriels, il est théoriquement possible de modifier la structure et, donc, les propriétés finales du produit. De ce fait, le laminage devient un outil de traitement thermomécanique. Il est important de noter que l’optimisation des schémas de laminage est également importante pour les produits qui subissent ultérieurement des étapes de mise en forme à froid (tôles pour l’automobile, tôles pour boîtes de boisson, tôles électriques…).
Dans cet article, nous décrivons les différentes phases du laminage et étudions les mécanismes physiques mis en jeu et les moyens de les exploiter ou, au contraire, de les inhiber. Quelques exemples d’application sont présentés pour illustrer ces différents aspects, d’un point de vue de la modélisation ou du développement de nouveaux aciers.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des symboles et des notations utilisés.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 2000 par Pascal FABRÈGUE
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Conclusion
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4. Quelques cas d’application, modélisation et développement produits
4.1 Laminage thermomécanique contrôlé
4.1.1 Mécanismes mis en jeu au cours d’un laminage multi-passe
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Les données thermomécaniques caractéristiques du dégrossisseur sont des températures élevées et des vitesses de déformation relativement faibles. Dans ces conditions, on pourrait imaginer que la recristallisation dynamique joue un rôle important. Néanmoins, compte tenu des taux de déformation peu élevés, la recristallisation dynamique ne peut s’accomplir entièrement. En revanche, il est admis et vérifié que la recristallisation statique est le mécanisme prépondérant, et cela d’autant plus que les temps interpasses du dégrossisseur sont importants, puisque de l’ordre de 10 s. Entre chaque cage, la recristallisation est complète et des phénomènes de croissance ont lieu systématiquement. Dans le cas des aciers microalliés au niobium, la situation est identique à la différence que la cinétique de recristallisation est un peu plus lente, la taille du grain recristallisé un peu plus faible et la croissance limitée en temps et en termes de cinétique. En conclusion, la phase de dégrossissage au train à bandes conduit à un affinement du grain austénitique.
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Le cas du train finisseur est sensiblement différent. D’une part, les températures sont plus faibles que dans le dégrossisseur, d’autre part, les vitesses de déformation sont plus élevées ; il semble a priori difficile de générer de la recristallisation dynamique. Les taux de réduction classiques de 30 à 40 % suggèrent que, dans cet outil, la recristallisation statique est également le phénomène prépondérant. Ce mécanisme est incontournable sur les premières cages, mais il faut se rappeler que les temps interpasses diminuent fortement lorsque la bande passe dans les dernières cages (≈ 0,5 s). À ce stade, il est donc nécessaire de distinguer le comportement des aciers C-Mn des aciers microalliés au niobium :
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aciers C-Mn : compte tenu des températures du produit dans le finisseur, ces aciers ont des cinétiques de recristallisation suffisamment rapides...
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Quelques cas d’application, modélisation et développement produits
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VAN BOHEMEN (S.) - Bainite and martensite start temperature calculated with exponential carbon dependence. - Mater.Sci.Technol. 28, p. 489 (2012).
-
(2) - GOLDSCHMIDT (H.) - Interstitial alloys (Composés interstitiels). - Butterworths, Londres, 632 p. (1967)
-
(3) - Strukturbericht – Zeitschrift für Kristallographie, Akademisch Verlagsgesellschaft. - Leipzig (1939).
-
(4) - VILARS (P.), CALVERT (L.D.) - Pearson’s handbook of cristallographic data for intermetallic phases (Manuel de données cristallographiques des phases intermétalliques). - 4 vol., American Society for Metals (1991).
-
(5) - IRVINE (K.J.), PICKERING (F.B.), GLADMAN (T.) - * - . – JISI 205, p. 161 (1967).
-
(6) - LESLIE et al - * - ....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Alliance des Minerais, Matériaux et Metaux
Office technique pour l’utilisation de l’acier (Construire Acier)
HAUT DE PAGE1.2 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Laboratoires universitaires français actifs en métallurgie
https://www.rnm-metallurgie.fr/
Centres de recherche ArcelorMittal
http://corporate.arcelormittal.com/what-we-do/research-and-development/research-centres
Recherche et développement APERAM
Recherche et développement Aubert&Duval
HAUT DE PAGE
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