EoW May 2012

Article technique

Effets des alliages au bore sur l’évolution

microstructurelle et sur les propriétés mécaniques du fil à haute teneur en carbone Par Emmanuel De Moor, Advanced Steel Processing and Products Research Centre, et Walther Van Raemdonck, NV Bekaert SA

Résumé Les alliages au bore sont souvent appliqués à l’acier à faible teneur en carbone pour lier l’azote libre et éviter le vieillissement causé par la déformation avec pour résultat une amélioration de la ductilité (torsionelle) des produits à base de fil. Le présent article analyse les effets des alliages au bore sur les aciers à haute teneur en carbone (0,80 % poids). Des coulées ont été préparées en laboratoire avec le bore avec des rapports de bore et azote di 1:1 et 2:1, en plus d’une coulée de référence. Le matériau a été laminé à chaud, tréfilé, patenté et tréfilé davantage jusqu’à atteindre la dimension d’1mm. Les propriétés mécaniques et la caractérisation microstructurelle dans chaque phase intermédiaire ont été évaluées. Des effets limités des alliages au bore sur les propriétés mécaniques étaient évidents. Introduction Le four à arc électrique est de plus en plus employé pour les opérations de production de l’acier pour les produits longs, surtout en Amérique du Nord.

Le remplacement de l’acier effervescent avec l’acier produit dans les coulées continues dans les fours à arc électrique (EAF) impose des défis en ce qui concerne les exigences de qualité des produits par rapport à la ductilité (torsionelle). Cela se réfère à la teneur en azote intrinsèquement plus élevée de l’acier produit dans un four à arc électrique. Si l’azote se répand, il peut entraîner le vieillissement par déformation avec un durcissement majeur et une ductilité mineure du produit à base de fil 1 . Des recherches importantes ont été effectuées pour réduire la teneur en azote libre dans les nuances d’acier à faible teneur en carbone au moyen d’alliages avec micro-additions, par exemple de bore, vanadium ou niobium.1 -6 L’alliage de bore de l’acier à haute teneur en carbone 7 a reçu une attention moindre et il fait l’objet de la présente étude.

B + N = BN (1)

et la stœchiométrie correspond à un rapport B:N de 11:14 ou 0,79 en fonction des poids anatomiques du bore et de l’azote. Pour cette étude, trois alliages ayant une teneur en carbone de 0,80 pct pds ont été mis au point afin d’obtenir un alliage de référence, un alliage avec bore et azote dans une relation stœchiométrique et un alliage superstœchiométrique avec un rapport B:N de 2:1. Ce dernier acier permet d’étudier l’effet du bore “libre” supplémentaire sur le développement microstructurel et sur les propriétés microstructurelles. Le Tableau 1 illustre les compositions des barres préparées en laboratoire; à remarquer que les rapports dans les compositions “brut de coulée” (as-cast) étaient légèrement supérieurs par rapport au projet, c’est-à-dire 1,44 et 2,39 respectivement dans les alliages de B et avec une haute teneur en B. Par conséquent, le bore libre peut être présent également dans l’alliage de B. Les lingots ont été laminés à chaud dans

Procédur expérimentale

Le bore peut se combiner avec l’azote pour former du nitrure de bore de la façon suivante:

▼ ▼ Tableau 1 – Composition chimique en pct pds de l’acier préparé en laboratoire

C

Mn

Si

Cr

B, ppm

N, ppm

Base

0.78 0.82

0.48 0.46

0.25 0.23

0.20 0.20

-

42 43

B

62

Haute teneur en B

0.76

0.47

0.23

0.20

98

41

85

EuroWire – Mai 2012