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Marc GRUMBACH : Ingénieur civil des Mines
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Lire l’articleINTRODUCTION
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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5. Cas du fer blanc
Le bake hardening n’est pas utilisé de la même façon pour la fabrication de boîtes pour emballage qu’en automobile car le durcissement par écrouissage est souvent très élevé, mais certaines nuances s’y prêtent bien. Pour l’emballage alimentaire, les cycles de fabrication peuvent comporter plusieurs opérations de chauffage depuis l’étamage jusqu’à la cuisson du vernis et la stérilisation des aliments. Pour obtenir des durcissements importants, l’utilisation de l’azote est même possible quand l’enchaînement des formages et des chauffages le permet.
La figure 20 tirée d’un article de Kawasaki montre l’évolution de la limite d’élasticité (Re ) et de la longueur du palier (Ap ) au cours de la fabrication de boîtes en fer blanc. Cette figure amène deux remarques :
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la première concerne le parallélisme entre la limite d’élasticité Re et la longueur du palier (Ap ) : la suppression du palier par skin-pass ou par roulage puis sa réapparition par vieillissement suit les variations de Re ;
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la deuxième est que la valeur finale de Re est voisine de la valeur initiale avant skin-pass.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SOLER (M.) - Étude du vieillissement d’un acier à bake-hardening. - Thèse INSA (1998).
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(2) - OKAMOTO (A.), TAKEUCHI (K.), TAKAGI (M.) - A mechanism of paint bake-hardening. - The Sumitomo search no 39, p. 183-194, (sept. 1989).
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(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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