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EuroWire – Mai 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.
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
C
Mn
Si
Cr
B, ppm
N, ppm
Base
0.78
0.48
0.25
0.20
-
42
B
0.82
0.46
0.23
0.20
62
43
Haute teneur
en B
0.76
0.47
0.23
0.20
98
41
▼
▼
Tableau 1
–
Composition chimique en pct pds de l’acier préparé en laboratoire
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.
Procédur
expérimentale
Le bore peut se combiner avec l’azote
pour former du nitrure de bore de la façon
suivante: