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Auteur(s)
-
Marc GRUMBACH : Ingénieur civil des Mines
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Ce cas particulier de vieillissement après écrouissage concerne essentiellement les tôles minces laminées à froid et recuites, puis déformées par emboutissage, et peintes avec cuisson de la peinture entre 100 et 200 oC.
Ce vieillissement après peinture (bake hardening en anglais et en abrégé BH) permet de combiner une mise en forme facile d’un acier à basse limite d’élasticité très ductile avec un durcissement notable de la pièce qui devient ainsi suffisamment résistante aux chocs.
Le développement de l’emploi des aciers à très bas carbone comme les aciers sans interstitiels (IF) ou les aciers à ultra bas carbone (ULC) qui sont très mous a rendu très utile ce mécanisme pour satisfaire les conditions de résistance à l’indentation dans l’industrie automobile.
De plus il s’agit d’un durcissement quasi « gratuit » puisqu’il n’utilise que quelques ppm (parties par million) de carbone mais cet aspect doit être relativisé en raison des contraintes de fabrication dues à la précision nécessaire sur la teneur en carbone adéquate et les conditions spéciales de recuit qui entraînent des surcoûts.
Ce mécanisme peut s’appliquer également à certaines fabrications de boîtes en acier pour emballage.
Ce phénomène présente des aspects mécaniques et des aspects métallurgiques.
Cet article constitue un complément à l’article Vieillissement des aciers Vieillissement des aciers (dans le même traité), que le lecteur consultera donc utilement.
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2. Aspects mécaniques
2.1 Rôle du palier
Quand l’allongement total de la tôle est inférieur à la longueur du palier initial de la tôle recuite Ap (cf. Vieillissement des aciers, la déformation mesurée correspond en fait à une moyenne de valeurs provenant du réseau de bandes déformées et non déformées, alternées, créé par le skin-pass et modifié par la deuxième déformation en traction. Le vieillissement, ne concernera que les bandes déformées et les durcira. S’il est suffisant, lors du nouvel essai de traction (figure 5) on déformera d’abord les zones intactes et on retrouvera la limite d’élasticité de la tôle recuite (le plus souvent non mesurée auparavant), avec le palier résiduel. La figure 6 montre ainsi que par différence avec la limite d’élasticité abaissée de la tôle skin-passée on trouve une valeur de durcissement
(BH en abrégé) qui varie avec la déformation.
Comme l’effet du skin-pass sur la baisse de Re dépend beaucoup de la longueur du palier et que cette dernière varie en fonction de la taille de grain, la valeur du durcissement BH (surtout BH0) va dépendre du palier, de la baisse de Re , donc de la taille de grain (cf. Vieillissement des aciers, § 6.1 et § 6.2). Cet effet peut également être notable pour BH2 si le palier initial Ap dépasse...
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Aspects mécaniques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SOLER (M.) - Étude du vieillissement d’un acier à bake-hardening. - Thèse INSA (1998).
-
(2) - OKAMOTO (A.), TAKEUCHI (K.), TAKAGI (M.) - A mechanism of paint bake-hardening. - The Sumitomo search no 39, p. 183-194, (sept. 1989).
-
(3) - MERLIN (J.), LAVAIRE (N.), ROCHER (M.), BOUZEKRI (M.) - Dosage de l’azote restant en solution dans un acier calmé Al par mesure du pouvoir thermoélectrique et du frottement interne. - Revue de métallurgie CIT ; p. 1413 à 1425, (nov. 1999).
-
(4) - Development of bake-hardening HS cold rolled sheet steels for automotive exposed panels. - Kawasaki steel technical report no 27, (nov. 1992).
-
(5) - BUSCH-MILOSEVIC (M.L.), BIAUSSER (H.), FOURATIER (A.), FOURNEL (B.), GRUMBACH (M.) - Évolution récente du skin-pass des tôles minces. - Revue de Métallurgie, p. 939 à 953, (juil.-août 1998).
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