Présentation
EnglishNOTE 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.
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 2000 par Pascal FABRÈGUE
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1. Quelques rappels concernant les aciers
Le fer présente deux variétés allotropiques : l’austénite (de structure cristallographique cubique à faces centrées) et la ferrite (de structure cristallographique cubique centrée). Cette spécificité permet d’obtenir une grande variété de microstructures possédant chacune des propriétés spécifiques. En modifiant la composition et les conditions de traitements thermiques et thermomécaniques de transformation de l’austénite, le métallurgiste peut faire varier, dans une large mesure, les proportions relatives des différents constituants, ainsi que leurs morphologies respectives. D’autre part, à l’aide de certains éléments d’addition, on peut provoquer, à l’intérieur des constituants, la précipitation de particules de deuxième phase qui contribuent au durcissement de l’acier.
Ce paragraphe est largement inspiré de l’article [M 4 341] sur le durcissement des aciers écrit par Thierry Iung et Jean-Hubert Schmitt. Pour plus d’informations sur les mécanismes des transformations de phases dans les aciers et les configurations microstructurales qui en résultent, le lecteur se reportera à l’article [M 1 115] du même traité.
1.1 Constituants d’équilibre
Le diagramme d’équilibre Fe-C permet de décrire les différentes phases en présence en fonction de la température et de la teneur en carbone de l’acier (figure 1).
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Quelques rappels concernant les aciers
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
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