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NOTE 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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This paper describes major metallurgical mechanisms occurring during steel high temperature deformation. This hot-rolling processing step is necessary in steel production. Beyond the definition of product geometrical characteristics, it indeed ensures a microstructure control that enables final properties adjustment. Application examples are finally given, covering modeling and product development perspectives.
Auteur(s)
-
Astrid PERLADE : Responsable du service « Metallurgy of ThermoMechanical Treatments » - ArcelorMittal Global R&D, Maizières-lès-Metz, France
-
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.
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KEYWORDS
metallurgy | austenite | hot rolling | recrystallisation
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 2000 par Pascal FABRÈGUE
DOI (Digital Object Identifier)
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Quelques cas d’application, modélisation et développement produits3. Mécanismes métallurgiques au laminage à chaud
Dans ce paragraphe, nous décrivons 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, c'est-à-dire à une température inférieure à la température d'austénisation à l'équilibre). Conformément aux rappels métallurgiques effectués, 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.
On appelle aciers microalliés (ou HSLA, High Strength Low Alloyed steels) des produits qui contiennent, en quantité faible (< 0,1 %) des éléments susceptibles de se combiner avec le carbone et l’azote pour former des précipités. Dans les aciers microalliés, ces éléments sont principalement Ti, Nb et V.
Le premier objectif est d’ordre mécanique. Il s’agit de porter le métal à une température suffisante pour diminuer les efforts nécessaires à la déformation (i.e. réduire la résistance) et accroître la ductilité de l’acier de façon à pouvoir lui appliquer des déformations importantes sans provoquer la rupture de la matière. La figure 7 montre...
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Mécanismes métallurgiques au laminage à chaud
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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