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Auteur(s)
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Pascal FABRÈGUE : Ingénieur « Institut Galilée » - Direction Développement Produit - Usinor Packaging
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Lire l’articleINTRODUCTION
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 traitement thermomécanique. Il est important de noter que l’optimisation des schémas de laminage est tout aussi fondamentale 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 allons décrire les différentes phases du laminage, discuter les mécanismes physiques mis en jeu et les moyens de les exploiter ou, au contraire, de les inhiber. Quelques exemples de traitements thermomécaniques appliqués sur les outils d’aujourd’hui seront présentés.
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- Version courante de mai 2020 par Astrid PERLADE, Thierry IUNG
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Application du laminage à température contrôléeArticle inclus dans l'offre
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3. Différentes phases du laminage à chaud
Dans ce paragraphe, nous allons décrire les différentes phases du laminage à chaud et les mécanismes physiques mis en jeu, après avoir présenté les caractéristiques du produit initial, qu’il s’agisse d’une brame ou d’une billette.
3.1 Caractéristiques du produit initial
Nous nous plaçons délibérément dans le cas d’un enfournement froid ou tiède (T < Ae3). Conformément aux rappels métallurgiques que nous avons faits, la structure cristallographique de la brame ou de la billette avant enfournement est de type cubique centré. Cette structure est grossière compte tenu des très faibles vitesses de refroidissement caractéristiques de la coulée continue. Pour les mêmes raisons, les éléments susceptibles de précipiter (lois de la thermodynamique) ont précipité et les tailles des particules obtenues sont importantes, le plus souvent supérieures à la dizaine de micromètres. Enfin, on peut également préciser l’existence de gradients analytiques dans l’épaisseur du produit, conséquences des phénomènes de ségrégation intervenant au cours de la solidification.
HAUT DE PAGE3.2 Réchauffage
Le réchauffage des aciers au carbone et des aciers microalliés a trois objectifs principaux.
Le premier, d’ordre mécanique, est simplement de porter le métal à une température suffisante pour diminuer les efforts de formage, accroître la ductilité de l’acier de façon à pouvoir lui appliquer des déformations importantes, et de terminer le laminage dans le domaine austénitique.
Le second objectif, qui est plutôt une conséquence favorable du premier, est de se placer dans le domaine austénitique avec, pour conséquences, d’effacer partiellement la structure très grossière issue de la solidification et de réduire les gradients de composition dus au phénomène de ségrégation.
Enfin, l’objectif essentiel de cette phase de réchauffage est la remise en solution des précipités apparus au cours de la solidification, en premier lieu parce qu’ils sont trop gros, et donc pas assez nombreux pour contribuer au durcissement de l’acier à température ambiante, et parce que les éléments tels que le niobium,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - IRVINE (K.J.), PICKERING (F.B.), GLADMAN (T.) - * - JISI 205, p. 161 (1967).
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(2) - LESLIE et al - * - Trans. Am. Soc. Met. 46, p. 1 470 (1954).
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(3) - NARITA - * - Transaction ISIJ 15, p. 145 (1975).
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(4) - MCQUEEN (H.J.), JONAS (J.J.) - in Treatise on materials science and technology, - vol. 6. Édité par Arsenault (R.J.) Academic Press, New York, p. 393.
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(5) - TEGART (W.J.) - in Recrystallization 92. - Éds Fuentes et Gil Sevillano. San Sebastian, Trans. Tech. Publications p. 1.
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(6) - JONAS (J.J.) - in Mathematical modelling of hot rolling of steel. - Proceeding of the International Symposium in Hamilton, edited by S. Yue, p. 99 (1990).
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