Exploration de nouvelles voies métallurgiques ouvertes par la mise en oeuvre d'installations à cycles de recuit rapide : application aux cas des aciers bas carbone calmés aluminium

= On the use of ultra-rapid annealing cycles to refine the microstructure of extra-mild steels

• Auteur / Autrice : Armand Ngansop Nanjip
• Direction : Véronique Massardier, Jacques Merlin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science (Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Recuit des métaux

Métallurgie

Acier

Acier -- Traitement thermique

Résumé

L’objectif de la thèse était de montrer l’apport de cycles de recuit rapide réalisés avec des installations utilisant le chauffage par induction à flux transverse. A l‘aide d’une installation prototype permettant d’atteindre des vitesses de chauffage de 1000°C/s, nous avons étudié l’impact de cycles de recuit rapide sur microstructure et les propriétés mécaniques de tôles d’acier bas carbone calmé aluminium. La microstructure initiale de ces aciers étant largement gouvernée par leur température de bobinage, deux situations distinctes ont été envisagées : - celle des aciers bobinés froid dont la microstructure initiale est constituée de petits carbures de fer finement répartis dans l’acier et alignés dans la direction de laminage, - celle des aciers bobinés chaud dont la microstructure initiale est caractérisée par de gros carbures dont la répartition dans l’acier n’est pas uniforme. Dans le premier cas, nous avons montré que l’emploi de cycles de recuit intercritique à vitesse de chauffe rapide, conduisent à une fraction volumique d’austénite de 80%, permet d’affiner la microstructure et d’augmenter la résistance d’environ 10% si toutefois le refroidissement est suffisamment au-dessus de 600°C. Dans le second cas, nous avons mis en évidence que l’emploi de cycles de recuit intercritique à vitesse de chauffe rapide, conduisant à une fraction volumique d’austénite de 20%, permet d’améliorer l’emboutissage à condition d’avoir un refroidissement suffisamment lent au-dessus de 600°C. Ce type de cycle conduit à des propriétés d’emboutissage proche de celles des aciers Ultra Low Carbon. L’effet des paramètres des cycles de recuit (vitesse de chauffe, temps et température de recuit, vitesse de refroidissement) a été analysé, ce qui a permis de définir des cycles de recuit optimisé et d’en déduire les caractéristiques de futures installations. L’intérêt des cycles de recuit rapide a été démontré dans ces cas particuliers.

[The low carbon aluminium killed sheets are widely used in automotive and packaging industry owing to their high formability and deep drawability. From an industrial point of view, these steels are generally continuously annealed at a temperature below Ac1 for about 30 s. However, in laboratory, due to the development of new installations, ultra-rapid annealing cycles combining a high heating rate, a short annealing time and a controlled cooling stage can be performed. In this context, the objective of the present study is to investigate the influence of the parameters (heating rate, annealing time and temperature, cooling rate) of a rapid annealing cycle on the microstructure and on the mechanical properties of low carbon Al-killed steels. To this end, two Al-killed steel sheets differing mainly by their coiling temperature (high : 700°C or low : 600°C) were subjected to different ultra-rapid annealing cycles and their microstructure (grain size, interstitial content in solution) and mechanical properties (microhardness and tensile properties) were evaluated. In the case of the steel coiled at low temperature, it was observed that an annealing temperature just above Ac3 leads to a grain refinement responsible for an improvement of the yield and tensile strengths of the steel without significant modification of its mean plastic ration (rm) and that this improvement increase with increasing the heating and cooling rates. In the case of the steel coiled at high temperature, no grain refinement could obtained. This led us to the conclusion that the size of the carbides and their distribution in the ferritic matrix could play an important role on the microstructure obtained after rapid annealing. ]*