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Auteur(s)
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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.
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Cas du fer blanc
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4. Aspects métallurgiques
La recherche d’une certaine valeur de durcissement BH permet- tant de réduire ou d’annuler le risque de retour de palier dépend surtout de la teneur en carbone libre (cf. figure 9), déterminée par le cycle thermique au recuit mais le choix d’un cycle thermique particulier n’est pas indépendant de la qualité de tôle visée car un certain nombre de propriétés doivent être garanties en même temps, en particulier les paramètres d’emboutissage r et n (cf. article Aptitude à l’emboutissage des tôles minces [M 695] dans le même traité), mais aussi une certaine aptitude aux revêtements.
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De ce fait, à partir des aciers extra-doux calmés à l’aluminium (Al) recuits en continu qui furent les premiers proposés avec BH garanti, les sidérurgistes ont mis au point plusieurs familles répondant à des besoins spécifiques.
On distingue donc au moins les cinq familles d’aciers « BH » :
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aciers extra-doux calmés Al avec teneur totale en carbone de 0,02 % à 0,04 % en masse ;
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aciers à très bas carbone (ELC) dont la teneur totale en carbone est inférieure à 0,01 % en masse ;
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aciers à ultra bas carbone (ULC) dont la teneur totale en carbone est inférieure à 0,005 % en masse ;
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aciers IF ou ULC contenant du titane et (ou) du niobium ;
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autres nuances contenant en plus du vanadium ou du bore.
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Un certain choix de paramètres peut être fait parmi les types de recuits, les températures maximales et les vitesses de refroidissement, puis sur le traitement de survieillissement.
On distingue :
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les recuits base ;
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le recuit continu avec survieillissement ;
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les recuits de galvanisation au trempé avec éventuellement un cycle de galvannealing (cf. ...
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Aspects métallurgiques
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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