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1 - PRODUITS PLATS : FABRICATION, PROPRIÉTÉS

2 - PRINCIPES GÉNÉRAUX GOUVERNANT LES PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DES TÔLES

3 - TÔLES LAMINÉES À CHAUD

4 - TÔLES LAMINÉES À FROID

Article de référence | Réf : M3060 v1

Principes généraux gouvernant les propriétés mécaniques des tôles
Métallurgie des tôles laminées sur trains continus

Auteur(s) : Hervé BIAUSSER, Pascal CHOQUET, Patrick DELANEAU

Date de publication : 10 mars 2000

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Auteur(s)

  • Hervé BIAUSSER : Ingénieur des Arts et Manufactures - Professeur à l’École centrale Paris - Directeur du laboratoire d’Élaboration des matériaux

  • Pascal CHOQUET : Ingénieur civil des Mines - Responsable du développement - Direction commerciale SOLLAC Méditerranée

  • Patrick DELANEAU : Docteur ès Sciences des matériaux - Responsable Produits - Métallurgie Qualité SOLLAC Méditerranée

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INTRODUCTION

Les produits métallurgiques obtenus par laminage se classent en deux grandes catégories :

  • les produits longs (fils, barres, rails, profilés, etc.) ainsi dénommés car leur largeur et leur épaisseur sont du même ordre de grandeur et sont petites devant leur longueur. Ces produits sont laminés sur des trains équipés de cylindres creusés de cannelures ou de galets ;

  • les produits plats (tôles fortes, tôles minces laminées à chaud et à froid, fer- blanc, etc.) dont l'épaisseur est faible devant les autres dimensions et qui sont laminés entre des cylindres à génératrices sensiblement rectilignes. C'est à ces derniers que la présente étude est consacrée.

Les aciers extra-doux non alliés ou faiblement alliés constituent, pour l'essentiel, la matière première utilisée pour la fabrication des produits plats. C'est donc dans la métallurgie du fer que nous allons chercher les exemples susceptibles d'illustrer les phénomènes métallurgiques rencontrés au cours de la fabrication des tôles, mais beaucoup de ces phénomènes sont très similaires, dans leurs mécanismes, à ceux qui caractérisent les tôles de métaux non ferreux.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m3060


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2. Principes généraux gouvernant les propriétés mécaniques des tôles

Les propriétés de mise en œuvre des tôles vont dépendre en grande partie de la microstructure obtenue après laminage. Il existe des relations entre certains paramètres descriptifs de la microstructure et les grandeurs simples caractérisant les propriétés de l'acier à partir des essais de traction et de résilience (cf. article [M 245] de ce traité [30]). Ces relations, complexes, doivent tenir compte de phénomènes d'interaction très nombreux. Ce paragraphe se propose de décrire les relations microstructure-propriétés les mieux connues qui constituent la « boîte à outils » du métallurgiste et dont on trouvera des exposés plus détaillés dans les références [1], [2] et [3].

La très grande majorité des aciers au carbone laminés sur train à bandes est produite à partir de nuances faiblement alliées. En première approche, on peut dire que les structures des bandes à chaud vont de la structure entièrement ferritique, pour les aciers à ultra-bas carbone, à une structure constituée d'un agrégat de différentes phases cristallines : ferrite, cémentite, perlite, bainite, martensite. Au sein de cette matrice, on trouvera en outre :

  • les éléments en solution solide : Mn, Si, P, S, N, C, B, H ;

  • les précipités : carbures et nitrures formés à partir d'éléments de microalliage (AlN, TiN, BN, VN, NbN, BC, VC, NbC). Ceux-ci sont souvent associés sous forme plus complexes de carbonitrures ou carbosulfures ;

  • les inclusions : oxydes métalliques (Al2O3, TiO2…) et sulfures (MnS, CaS…).

2.1 Propriétés des structures ferrito-perlitiques

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2.1.1 Caractérisation des structures

La figure 2 montre une micrographie type d'une structure ferrite-perlite. On y distingue :

  • la phase ferritique claire : structure polycristalline de fer α ;

  • la phase perlitique sombre :...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BERANGER (G.), HENRY (G.), SANZ (G.) -   Le livre de l’acier  -  . 1491 p. Éditions Lavoisier, Tec. et Doc. (1994).

  • (2) - PICKERING (F.B.) -   Physical metallurgy and the design of steels  -  . 275 p. Applied Science Publishers Ltd (Londres) (1978).

  • (3) - CONSTANT (A.), HENRY (G.), CHARBONNIER (J.-C.) -   Principes de base des traitements thermiques, thermomécaniques et thermochimiques des aciers  -  . 375 p. PYC Édition (Paris) (1992).

  • (4) - HUMPHREYS (F.J.), HATHERLY (M.) -   Recrystallization and related annealing phenomena  -  . 497 p. Pergamon Elsevier Science Ltd (Oxford) (1995).

  • (5) - CHOQUET (P.), GENET (S.), AERNOUT (J.J.), BIAUSSER (H.) -   Optimization of the hot rolling of high grade pipeline steels at the hot strip mill  -  . Congrès Microalloying 1988, Chicago (25-30 sept. 1988).

  • (6) - LE BON (A.), ROFES-VERNIS (J.), ROSSARD...

1 Normalisation

Le tableau 1 donne la liste des normes françaises de base, relatives à la première famille de produits plats cités au paragraphe 1.1 (produits plats non revêtus), obtenus notamment par laminage continu. Cette liste ne couvre pas, en particulier, les normes relatives aux produits plats de cette famille fabriqués exclusivement par une technique autre que le laminage continu (par exemple tôles profilées en long définies par la norme NF A 36-270 déc. 1991) et les normes relatives aux aciers inoxydables, aux tôles pour chaudières ou pour appareils à pression, aux tôles pour bouteilles à gaz et aux tôles avec revêtement métallique ou plaquées.

À ces normes de base, on peut ajouter, relatives aux dimensions et tolérances, les normes suivantes :

  • NF EN 10051 déc. 1997 Tôles, larges bandes et larges bandes refendues non revêtues laminées à chaud en continu en aciers alliés et non alliés – Tolérances sur les dimensions et la forme ;

  • NF EN 10131 mai 1992 Produits plats laminés à froid, non revêtus, en acier doux et en acier à haute limite d’élasticité pour emboutissage et pliage à froid – Tolérances sur les dimensions et sur la forme ;

  • NF EN 10140 nov. 1996 Feuillards laminés à froid – Tolérances de dimensions et de forme.

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