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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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3. Principaux paramètres
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Paramètres du bake hardering
L’intensité du vieillissement dépend de la teneur en éléments interstitiels libres (essentiellement le carbone pour les tôles minces), du temps et de la température de vieillissement. De plus la microstructure et la composition chimique jouent un rôle indirect.
Étant donné les conditions techniques de la mesure du durcissement BH (déformation faible et fixée par le cahier des charges, temps et température de vieillissement déterminés par le procédé de peinture 1.1), la seule variable métallurgique à la disposition du fabricant de tôles minces est la teneur en interstitiels libre, azote ou carbone. De plus les tôles les plus embouti ssables étant très molles, la demande concerne souvent des aciers sans interstitiel (IF : interstitiel free ) qui ne sont normalement pas vieillissants ce qui amène à la mise au point de nuances spécialement adaptées.
Exempledans l’industrie automobile, une absence totale de vieillissement naturel entre la livraison et l’emboutissage, donc de retour de palier, est la règle pour éviter l’apparition de vermiculures (bandes de Piobert-Lüders, cf. , § 2.3.3). L’emploi de l’azote libre est donc pratiquement exclu, car la cinétique de vieillissement dû à l’azote est plus rapide que pour le carbone (cf. , § 5.1) et le palier réapparaîtrait par vieillissement naturel ; par contre l’azote est utilisable dans d’autres applications.
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Rappel du mécanisme...
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BIBLIOGRAPHIE
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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).
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(4) - Development of bake-hardening HS cold rolled sheet steels for automotive exposed panels. - Kawasaki steel technical report no 27, (nov. 1992).
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(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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