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EP0851039A1 - Fil en acier inoxydable et procédé de fabrication - Google Patents

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Publication number
EP0851039A1
EP0851039A1 EP97402907A EP97402907A EP0851039A1 EP 0851039 A1 EP0851039 A1 EP 0851039A1 EP 97402907 A EP97402907 A EP 97402907A EP 97402907 A EP97402907 A EP 97402907A EP 0851039 A1 EP0851039 A1 EP 0851039A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wire
diameter
less
equal
carried out
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP97402907A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0851039B1 (fr
Inventor
Joel Marandel
Jean-Michel Hauser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ugitech
Original Assignee
Imphy SA
Ugine Savoie SA
Sprint Metal Societe de Production Internationale de Trefiles
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imphy SA, Ugine Savoie SA, Sprint Metal Societe de Production Internationale de Trefiles filed Critical Imphy SA
Publication of EP0851039A1 publication Critical patent/EP0851039A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0851039B1 publication Critical patent/EP0851039B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/902—Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics
    • Y10S148/908—Spring
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12431—Foil or filament smaller than 6 mils

Definitions

  • the present invention relates to a stainless steel wire of small diameter having high mechanical characteristics, usable in particular for the manufacture of springs or elastomer reinforcement wires.
  • fine drawn wires having very mechanical characteristics high, made of unstable austenitic stainless steel type 1.4310 (according to standards EN 10088 and Pr EN 10270.3) including chemical analysis comprises, by weight, from 16 to 19% of chromium, from 6 to 9.5% of nickel, at most 0.8 % molybdenum, at most 0.11% nitrogen and 0.05 to 0.15% carbon.
  • the mechanical characteristics obtained for the drawn wire result from both the work hardening and the formation of martensite ⁇ 'generated by work hardening resulting from wire drawing.
  • These wires can be used for the manufacture of springs which are obtained by shaping the wire then thermal relaxation treatment and hardening. This technique has at least one drawback which results from very significant consolidation during the wire drawing. Because of the importance of this consolidation, when the diameter of the wire is small, it cannot be obtained only in several cycles alternating wire drawing and heat treatment of hyperemperance. This complicates manufacturing and increases its cost.
  • fine drawn wires having characteristics very high mechanical properties, usable in particular for the manufacture of springs, made of austenitic stainless steel with secondary hardening by NiAl precipitation, type 1.4568 (according to EN 10088 and Pr EN 10270) the chemical analysis of which comprises, by weight, from 16 to 18% of chromium, from 6.5 to 7.8% nickel and 0.7-1.5% aluminum.
  • This technique has the advantage of making it possible to manufacture the springs from a wire with mechanical characteristics significantly lower than desired mechanical characteristics for the spring, which facilitates the carrying out the shaping operation. Indeed, the characteristics final mechanical can be obtained by heat treatment of aging which causes precipitation hardening.
  • this technique has the disadvantage of using steel grades containing easily oxidizable or nitriding elements which generate the formation of harmful inclusions for the fatigue strength of the springs, on the other hand these grades of steel lead, as in the previous case, to a very significant consolidation during wire drawing, which also requires way, a succession of cycles alternating drawing and treatment of hyper quenching.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by offering a precipitation hardenable austenitic stainless steel wire, having, in the strain-hardened state before aging, a tensile strength greater than 2200 MPa for a diameter between 0.4 and 0.5 mm, greater than 2225 MPa for a diameter between 0.3 and 0.4 mm, greater than 2250 MPa for a diameter between 0.2 and 0.3 mm, greater than 2275 mm for a diameter less than 0.2 mm, and which is easy to draw or cold roll.
  • This wire can be of round, oval or polygonal cross section, for example of triangular, square, rectangular or hexagonal section.
  • its dimension is defined by its diameter
  • its section is not round, its dimension is defined by the diameter of a wire whose section would have the same surface. In all cases, we will talk about the diameter of the wire.
  • the subject of the invention is a stainless steel wire, of diameter less than 2 mm and of tensile strength greater than 2100 MPa, consisting of a steel whose chemical composition comprises, by weight: 0% ⁇ C ⁇ 0.03% 0% ⁇ Mn ⁇ 2% 0% ⁇ If ⁇ 0.5% 8% ⁇ Ni ⁇ 9% 17% ⁇ Cr ⁇ 18% 0% ⁇ Mo ⁇ 0.4% 3% ⁇ Cu ⁇ 3.5% 0% ⁇ N ⁇ 0.03% S ⁇ 0.01% P ⁇ 0.04% the remainder being iron and impurities resulting from processing.
  • This wire can be used in particular to make a spring, make a cable or can constitute the core of an elastomer reinforcement wire.
  • the invention also relates to a method for manufacturing the yarn according to the invention.
  • the process consists of sourcing a wire rod of diameter greater than or equal to 5 mm made of an austenitic steel whose composition chemical complies with what is indicated above, to submit it to a hyperhardening treatment to give it an entirely austenitic structure, pickling and shaping it by cold plastic deformation, generally without intermediate heat treatment, or, for the smallest diameters, with an intermediate hyperemperation followed by a reduction in section greater than 300.
  • the purpose of cold plastic deformation is to in particular, to reduce the section and, possibly, to give the section of the wire the desired shape (round, square, triangle, etc.).
  • This plastic deformation can be made by wire drawing, rolling or any other manufacturing process of a wire by cold plastic deformation.
  • the invention relates to an austenitic stainless steel, the chemical composition of which comprises, by weight: 0% ⁇ C ⁇ 0.03% 0% ⁇ Mn ⁇ 2% 0% ⁇ If ⁇ 0.5% 8% ⁇ Ni ⁇ 9% 17% ⁇ Cr ⁇ 18% 0% ⁇ Mo ⁇ 0.4% 3% ⁇ Cu ⁇ 3.5% 0% ⁇ N ⁇ 0.03% S ⁇ 0.01% P ⁇ 0.04% the remainder being iron and impurities resulting from processing.
  • this steel exhibits the advantage of achieving high mechanical characteristics by drawing and structural hardening without the need for intermediate annealing, even for diameter reductions greater than 20 times.
  • a wire is produced by hot rolling machine with a diameter greater than or equal to 5 mm which is subjected to a treatment hyperhardening consisting of heating to a temperature between 800 ° C and 1250 ° C followed by air cooling, or faster, in order to impart an entirely austenitic structure, then it is pickled.
  • a treatment hyperhardening consisting of heating to a temperature between 800 ° C and 1250 ° C followed by air cooling, or faster, in order to impart an entirely austenitic structure, then it is pickled.
  • the hyper-soaked and pickled wire rod thus obtained is then drawn until a diameter of less than 2 mm, in one or more stages of several passes each, without the need for any intermediate heat treatment, at month as long as the ratio of the initial section to the final section remains below 485.
  • To manufacture the smallest diameters, especially the smaller diameters at 0.25 mm it may be necessary to make an intermediate overflow intended to restore the deformation capacity of the metal.
  • the final work hardening i.e. carried out after the intermediate overheating, must correspond to a section reduction greater than 300 (final section / initial section ⁇ 1/300).
  • This aging treatment consists of heating for a time between 5 min and 3 hours, at a temperature between 400 and 475 ° C It generates a hardening resulting from the precipitation of Cu ⁇ (c.f.c.) in a centered cubic structure ( ⁇ 'martensite induced by wire drawing deformation). This hardening is, all other things being equal, the higher the Martensite content is higher.
  • the aging treatment can be performed either directly after drawing or after carrying out operations additional on the wire, for example after having shaped it to manufacture a spiral spring.
  • drawn wire of 1 mm, 0.5 mm and 0.25 mm diameter was produced in accordance with the invention, starting with a machine wire 5.5 mm in diameter made up of a austenitic stainless steel, the chemical composition of which was as follows (in% by weight): VS Mn Yes Or Cr Mo Cu NOT S P 0.011 1.83 0.4 8.08 17.24 0.36 3.24 0.027 0.004 0.025
  • the wire rod was hyper-soaked by reheating to 1080 ° C and water cooling then pickled.
  • wires thus obtained were used to manufacture springs such as indicated above which have the advantage of having characteristics at least equal to those of springs manufactured in standard grade 1.4310, with a equal or even improved relaxation, while being simpler and less costly to to manufacture.
  • the yarns according to the invention can also be used to make elastomeric reinforcing threads, for example example for making reinforcements of tires.
  • These reinforcing threads comprise a core consisting of a drawn wire according to the invention coated, by example, by nickel plating and brass plating (this coating is intended to ensure good bond with rubber).

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Abstract

Fil en acier inoxydable de diamètre inférieur à 2 mm et de résistance à la traction supérieure à 2100 MPa constitué d'un acier dont la composition chimique comprend, en poids : 0 % <=C <= 0,03 % ; 0 % <= Mn <= 2 % ; 0 % <= Si <= 0,5 % ; 8 % <=Ni <= 9 % ; 17 % <= Cr <= 18 % ; 0 % <= Mo <= 0,4 % ; 3 % <= Cu <= 3,5 % ; 0 % <= N <=0,03 % ; S <= 0,01 % ; P <= 0,04 % ; le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration. Procédé de fabrication du fil et utilisations.

Description

La présente invention concerne un fil en acier inoxydable de petit diamètre ayant des caractéristiques mécaniques élevées, utilisable notamment pour la fabrication de ressorts ou de fils de renforcement d'élastomères.
On connaít des fils tréfilés fins, ayant des caractéristiques mécaniques très élevées, constitués d'un acier inoxydable austénitique instable du type 1.4310 (selon les normes EN 10088 et Pr EN 10270.3) dont l'analyse chimique comprend, en poids, de 16 à 19 % de chrome, de 6 à 9,5 % de nickel, au plus 0,8 % de molybdène, au plus 0,11 % d'azote et de 0,05 à 0,15 % de carbone. Les caractéristiques mécaniques obtenues pour le fil tréfilé résultent à la fois de l'écrouissage et de la formation de martensite α' engendrée par l'écrouissage résultant du tréfilage. Ces fils peuvent être utilisés pour la fabrication de ressorts qui sont obtenus par mise en forme du fil puis traitement thermique de relaxation et de durcissement. Cette technique présente au moins un inconvénient qui résulte de la consolidation très importante durant le tréfilage. Du fait de l'importance de cette consolidation, lorsque le diamètre du fil est petit, il ne peut être obtenu qu'en plusieurs cycles altemant tréfilage et traitement thermique d'hypertrempe. Cela complique la fabrication et augmente son coût.
On connaít également des fils tréfilés fins, ayant des caractéristiques mécaniques très élevées, utilisables notamment pour la fabrication de ressorts, constitués d'un acier inoxydable austénitique à durcissement secondaire par précipitation de NiAl, du type 1.4568 (selon la norme EN 10088 et Pr EN 10270) dont l'analyse chimique comprend, en poids, de 16 à 18 % de chrome, de 6,5 à 7,8 % de nickel et de 0,7 à 1,5 % d'aluminium.
Cette technique présente l'avantage de permettre de fabriquer les ressorts à partir d'un fil de caractéristiques mécaniques sensiblement inférieure aux caractéristiques mécaniques souhaitées pour le ressort, ce qui facilite la réalisation de l'opération de mise en forme. En effet, les caractéristiques mécaniques finales peuvent être obtenues par un traitement thermique de vieillissement qui engendre un durcissement par précipitation. Par contre, cette technique présente d'une part l'inconvénient d'utiliser des nuances d'acier contenant des éléments facilement oxydables ou nitrurables qui engendrent la formation d'inclusions néfastes pour la tenue en fatigue des ressorts, d'autre part ces nuances d'acier conduisent, comme dans le cas précédant, à une consolidation très importante pendant le tréfilage ce qui nécessite, de la même façon, une succession de cycles alternant tréfilage et traitement d'hypertrempe.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un fil en acier inoxydable austénitique durcissable par précipitation, ayant, à l'état écroui avant vieillissement, une résistance à la traction supérieure à 2200 MPa pour un diamètre compris entre 0,4 et 0,5 mm, supérieure à 2225 MPa pour un diamètre compris entre 0,3 et 0,4 mm, supérieure à 2250 MPa pour un diamètre compris entre 0,2 et 0,3 mm, supérieure à 2275 mm pour un diamètre inférieur à 0,2 mm, et qui soit facile à tréfiler ou à laminer à froid.
Ce fil peut être de section ronde, ovale ou polygonale, par exemple de section triangulaire, carrée, rectangulaire ou hexagonale. Lorsqu'il est de section ronde, sa dimension est définie par son diamètre, lorsque sa section n'est pas ronde, sa dimension est définie par le diamètre d'un fil dont la section aurait la même surface. Dans tous les cas, on parlera du diamètre du fil.
A cet effet, l'invention a pour objet un fil en acier inoxydable, de diamètre inférieur à 2 mm et de résistance à la traction supérieure à 2100 MPa, constitué d'un acier dont la composition chimique comprend, en poids : 0 % ≤ C ≤ 0,03 % 0 % ≤ Mn ≤ 2 % 0 % ≤ Si ≤ 0,5 % 8 % ≤ Ni ≤ 9 % 17 % ≤ Cr ≤ 18 % 0 % ≤ Mo ≤ 0,4 % 3 % ≤ Cu ≤ 3,5 % 0 % ≤ N ≤ 0,03 % S ≤ 0,01 % P ≤ 0,04 % le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.
Ce fil peut être utilisé notamment pour fabriquer un ressort, confectionner un cable ou peut constituer l'âme d'un fil de renforcement d'élastomère.
L'invention concerne également un procédé pour la fabrication du fil selon l'invention. Le procédé consiste à s'approvisionner en un fil machine de diamètre supérieur ou égal à 5 mm constitué d'un acier austénitique dont la composition chimique est conforme à ce qui est indiqué ci-dessus, à le soumettre à un traitement d'hypertrempe pour lui conférer une structure entièrement austénitique, à le décaper et à le mettre en forme par déformation plastique à froid, généralement sans traitement thermique intermédiaire, ou, pour les plus petits diamètres, avec une hypertrempe intermédiaire suivie d'une réduction de section supérieure à 300. La mise en forme par déformation plastique à froid a pour but, notamment, de réduire la section et, éventuellement, de donner à la section du fil la forme souhaitée (rond, carré, triangle, etc.). Cette déformation plastique peut être effectuée par tréfilage, par laminage ou par tout autre procédé de fabrication d'un fil par déformation plastique à froid. On peut compléter le procédé par un traitement thermique de vieillissement, effectué sur le fil fortement écroui, et constitué d'un maintien pendant une durée comprise entre 5 mn et 3 heures à une température comprise entre 400 et 475 °C.
L'invention concerne enfin un acier inoxydable austénitique dont la composition chimique comprend, en poids : 0 % ≤ C ≤ 0,03 % 0 % ≤ Mn ≤ 2 % 0 % ≤ Si ≤ 0,5 % 8 % ≤ Ni ≤ 9 % 17 % ≤ Cr ≤ 18 % 0 % ≤ Mo ≤ 0,4 % 3 % ≤ Cu ≤ 3,5 % 0 % ≤ N ≤ 0,03 % S ≤ 0,01 % P ≤ 0,04 % le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise, mais non limitative, et illustrée par les exemples qui suivent.
Pour fabriquer un fil tréfilé fin de diamètre inférieur ou égal à 2 mm, on utilise un fil machine de diamètre supérieur ou égal à 5 mm en acier inoxydable austénitique dont la composition chimique comprend, en poids :
  • moins de 0,03 % de carbone car, au delà, la martensite présente en grande proportion dans le fil tréfilé devient sensible à la rupture différée et les ressorts peuvent, alors, se fissurer sous l'effet des contraintes résiduelles de formage ; en général la teneur en carbone est supérieure à 0,005 % car il est extrêmement difficile de descendre en dessous lors des opérations d'affinage ;
  • de 0 %à 2 %, et de préférence plus de 0,2 %, de manganèse pour fixer le soufre et éviter la formation de sulfures de chrome à bas point de fusion ; au delà de 2 % l'acier devient très difficile à décarburer sans réoxyder le manganèse, ce qui augmente de façon très importante les coûts de fabrication ;
  • de 0 % à 0,5 % de silicium dont la présence (en général plus de 0,1 %) résulte de l'élaboration de l'acier, durcit fortement la martensite présente dans les fils écrouis ; afin d'éviter un durcissement excessif avant l'opération de mise en forme, on limite sa teneur à 0,5 % ;
  • de 8 % à 9 % de nickel, pour garantir une structure austénitique pendant le laminage à chaud et après le traitement d'hypertrempe ;
  • de 17 % à 18 % de chrome pour obtenir une résistance à la corrosion suffisante sans engendrer trop de difficultés de décapage après le laminage à chaud ;
  • de 0 % à 0,4 % de molybdène pour améliorer la tenue à la corrosion sans détériorer les autres propriétés ;
  • de 3 % à 3,5 % de cuivre pour permettre le durcissement par précipitation au cours du traitement de vieillissement après tréfilage ; la teneur est limitée à 3,5 % car, au delà, le cuivre engendre des difficultés de laminage à chaud ;
  • de 0 % à 0,03 % d'azote qui résulte de l'élaboration ; sa teneur est généralement supérieure à 0,005 %, mais doit rester inférieure à 0,03 % pour éviter des risques de fissuration en différé ;
  • moins de 0,01 % de soufre qui est une impureté dont la teneur doit être limitée car, en trop grande quantité, elle rend cassants les fils tréfilés ;
  • moins de 0,04 % de phosphore qui est une impureté pouvant créer des défauts lors du laminage à chaud ;
le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.
L'ensemble des éléments a un effet sur la stabilité de la structure austénitique pendant le laminage à chaud et après hypertrempe, mais , également, sur la structure de solidification. Les domaines de composition pour chacun des éléments ont été choisis de telle sorte que cette structure de solidification soit ferritique et exempte de fortes ségrégations.
Comme l'ont observé de façon inattendue les inventeurs, cet acier présente l'avantage de permettre d'atteindre des caractéristiques mécaniques élevées par tréfilage et durcissement structural sans nécessiter de recuit intermédiaire, même pour des réduction de diamètre supérieures à 20 fois.
Avec l'acier qui vient d'être défini, on fabrique par laminage à chaud un fil machine de diamètre supérieur ou égal à 5 mm qui est soumis à un traitement d'hypertrempe consistant en un chauffage à une température comprise entre 800 °C et 1250 °C suivi d'un refroidissement à l'air, ou plus rapide, afin de lui conférer une structure entièrement austénitique, puis il est décapé.
Le fil machine hypertrempé et décapé ainsi obtenu est alors tréfilé jusqu'à un diamètre inférieur à 2 mm, en une ou plusieurs étapes de plusieurs passes chacune, sans qu'il soit nécessaire de faire de traitement thermique intermédiaire, au mois tant que le rapport de la section initiale à la section finale reste inférieur à 485. Pour fabriquer les plus petits diamètres, notamment les diamètres inférieurs à 0,25 mm, il peut être nécessaire de faire une hypertrempe intermédiaire destinée à restaurer la capacité de déformation du métal. Cependant, dans ce cas, pour obtenir les caractéristiques mécaniques souhaitées, l'écrouissage final, c'est à dire effectué après l'hypertrempe intermédiaire, doit correspondre à une réduction de section supérieure à 300 (section finale / section initiale ≤ 1 / 300).
Pour obtenir les propriétés mécaniques souhaitées en final, c'est à dire, une résistance à la traction, fonction du diamètre, conformément à la norme, reprise au tableau ci-dessous, on effectue un traitement thermique de vieillissement.
résistance à la traction minimale imposée par les normes
Φ mm 1,5/1,75 1,25/1,5 1/1,25 0,8/1 0,65/0,8 0,5/0,65 0,4/0,5 0,3/0,4 0,2/0,3 < 0,2
R MPa 1950 2000 2050 2100 2125 2150 2200 2225 2250 2275
Ce traitement de vieillissement consiste en un chauffage pendant un temps compris entre 5 mn et 3 heures, à une température comprise entre 400 et 475 °C Il engendre un durcissement résultant de la précipitation de Cu ε (c.f.c.) dans une structure cubique centrée (martensite α' induite par la déformation de tréfilage). Ce durcissement est, toutes choses égales par ailleurs, d'autant plus élevé que la teneur en martensite a' est plus élevée.
Selon l'application envisagée, le traitement de vieillissement peut être effectué soit directement après tréfilage, soit après avoir effectué des opérations supplémentaires sur le fil, par exemple après l'avoir mis en forme pour fabriquer un ressort spirale.
A titre d'exemple, on a fabriqué des fils tréfilés de 1 mm, 0,5 mm et 0,25 mm de diamètre conforme à l'invention en partant d'un fil machine de 5,5 mm de diamètre constitué d'un acier inoxydable austénitique dont la composition chimique était la suivante (en % en poids) :
C Mn Si Ni Cr Mo Cu N S P
0,011 1,83 0,4 8,08 17,24 0,36 3,24 0,027 0,004 0,025
Le fil machine a été hypertrempé par réchauffage à 1080 °C et refroidissement à l'eau puis décapé.
Le fil machine a alors été tréfilé selon les schémas suivants :
  • fil de 1 mm de diamètre : en une descente de 5,5 mm à 1 mm, en 12 passes;
  • fil de 0,5 mm de diamètre :à partir du fil écroui de 1 mm, en une descente de 8 passes de 1 mm à 0,5 mm ;
  • fil de 0,25 mm de diamètre : à partir du fil écroui de 1 mm, en une descente de 5 passes de 1 mm à 0,7 mm suivie d'une descente de 8 passes de 0,7 mm à 0,25 mm; sans traitement thermique intermédiaire.
Après tréfilage le fil a été vieilli par maintient à 435°C pendant 1 heure.
Les caractéristiques mécaniques (résistance à la rupture Rm, et résistance pour une déformation plastique de 0,2 % Rp0,2) obtenues avant et après vieillissement, ainsi que le taux de martensite α', étaient :
Figure 00060001
Les fils ainsi obtenus ont été utilisés pour fabriquer des ressorts comme indiqué ci-dessus qui ont l'avantage de présenter des caractéristiques au moins égales à celles des ressorts fabriqués en nuance standard 1.4310, avec une relaxation égale, voire améliorée, tout en étant plus simples et moins coûteux à fabriquer.
Du fait de leurs caractéristiques, les fils selon l'invention peuvent également être utilisés pour fabriquer des fils de renforcement d'élastomères, par exemple pour réaliser des armatures de pneumatiques. Ces fils de renforcement comportent une âme constituée d'un fil tréfilé selon l'invention revêtue, par exemple, par nickelage et laitonnage (ce revêtement est destiné à assurer une bonne liaison avec le caoutchouc).

Claims (13)

  1. Fil en acier inoxydable de diamètre inférieur à 2 mm et de résistance à la traction supérieure à 2100 MPa, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un acier dont la composition chimique comprend, en poids : 0 % ≤ C ≤ 0,03 % 0 % ≤ Mn ≤ 2 % 0 % ≤ Si ≤ 0,5 % 8 % ≤ Ni ≤ 9 % 17 % ≤ Cr ≤ 18 % 0 % ≤ Mo ≤ 0,4 % 3 % ≤ Cu ≤ 3,5 % 0 % ≤ N ≤ 0,03 % S ≤ 0,01 % P ≤ 0,04 % le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.
  2. Fil selon la revendication 1 caractérisé en ce que son diamètre est inférieur ou égal à 0,5 mm et sa résistance à la traction supérieure ou égale à 2200 MPa.
  3. Fil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que son diamètre est inférieur ou égal à 0,3 mm et sa résistance à la traction supérieure ou égale à 2250 MPa.
  4. Fil selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que son diamètre est inférieur ou égal à 0,2 mm et sa résistance à la traction supérieure ou égale à 2275 MPa.
  5. Ressort caractérisé en ce qu'il est constitué d'un fil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
  6. Fil de renforcement d'élastomère comportant au moins une âme en acier inoxydable, caractérisé en ce que l'âme est constituée d'un fil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
  7. Procédé pour la fabrication d'un fil selon la revendication 1 caractérisé en ce que :
    on s'approvisionne en un fil machine de diamètre supérieur ou égal à 5 mm en un acier dont la composition chimique comprend, en poids : 0 % ≤ C ≤ 0,03 % 0 % ≤ Mn ≤ 2 % 0 % ≤ Si ≤ 0,5 % 8 % ≤ Ni ≤ 9 % 17 % ≤ Cr ≤ 18 % 0 % ≤ Mo ≤ 0,4 % 3 % ≤ Cu ≤ 3,5 % 0 % ≤ N ≤ 0,03 % S ≤ 0,01 % P ≤ 0,04 % le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration,
    on effectue sur le fil machine une hypertrempe afin d'obtenir une structure entièrement austénitique,
    et on effectue une mise en forme par déformation plastique à froid pour obtenir un diamètre inférieur à 2 mm.
  8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la mise en forme par déformation plastique à froid est effectuée sans traitement thermique intermédiaire.
  9. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la mise en forme par déformation plastique à froid est effectuée avec une hypertrempe intermédiaire et en ce que la réduction de section effectuée après l'hypertrempe intermédiaire est supérieure à 300.
  10. Procédé selon la revendication 8 ou la revendication 9 caractérisé en ce que, en outre, on effectue un traitement thermique de vieillissement constitué d'un maintien pendant une durée comprise entre 5 mn et 3 heures à une température comprise entre 400 °C et 475 °C.
  11. Acier pour la fabrication d'un fil selon la revendication 1 caractérisé en ce que sa composition chimique comprend, en poids : 0 % ≤ C ≤ 0,03 % 0 % ≤ Mn ≤ 2 % 0 % ≤ Si ≤ 0,5 % 8 % ≤ Ni ≤ 9 % 17 % ≤ Cr ≤ 18 % 0 % ≤ Mo ≤ 0,4 % 3 % ≤ Cu ≤ 3,5 % 0 % ≤ N ≤ 0,03 % S ≤ 0,01 % P ≤ 0,04 % le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.
  12. Fil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que sa section est ronde.
  13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que la mise en forme par déformation plastique à froid est un tréfilage en plusieurs passes.
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