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WO2025181781A1 - Method for preparing an austenitic fe-ni alloy strip, strip prepared thereby, and products produced from said strip - Google Patents

Method for preparing an austenitic fe-ni alloy strip, strip prepared thereby, and products produced from said strip

Info

Publication number
WO2025181781A1
WO2025181781A1 PCT/IB2025/052279 IB2025052279W WO2025181781A1 WO 2025181781 A1 WO2025181781 A1 WO 2025181781A1 IB 2025052279 W IB2025052279 W IB 2025052279W WO 2025181781 A1 WO2025181781 A1 WO 2025181781A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
traces
strip
ppm
cube
temperature
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.)
Pending
Application number
PCT/IB2025/052279
Other languages
French (fr)
Inventor
Thierry Waeckerle
Yanick ATEBA BETANDA
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.)
Aperam SA
Original Assignee
Aperam SA
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 Aperam SA filed Critical Aperam SA
Publication of WO2025181781A1 publication Critical patent/WO2025181781A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H01F1/16Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets

Definitions

  • the present invention relates to textured and even “hypertextured” iron-nickel alloys (see below for the definition of these terms) cold rolled then optimally annealed, and more precisely Fe-Ni alloys with a ⁇ 100 ⁇ 001> texture, more commonly called “Cube texture”.
  • Industrial materials are generally polycrystalline, that is, made up of multiple crystals or grains.
  • a material is said to be textured, or to have a texture, if the distribution of the crystallographic orientations of its grains is not random.
  • the reference frame linked to the sample is defined by three mutually orthogonal directions which are: the rolling direction DL, the direction DT transverse to DL in the rolling plane, and the direction DN normal to the rolling plane.
  • the reference frame linked to the crystal with a cubic crystalline structure - that is to say having an elementary crystal mesh such as a perfect cube - is represented by the three edges of the elementary mesh (cube) and which are noted according to the Miller indices as the lines [100], [010] and [001], according to the same principle as the coordinates of the respective vectors (1,0,0), (0,1,0) and (0,0,1).
  • each of these three axes can represent one or the other of the 3 edges of the cube.
  • ⁇ hkl ⁇ the set of crystallographic planes equivalent to the plane (hkl), that is to say containing the same indices h, k and I with any places in the triplet and a positive or negative value: for example the family ⁇ hkl ⁇ contains in particular the planes (hkl), (-hkl) and (vic).
  • ⁇ uvw> the set of crystallographic lines equivalent to the line [uvw], that is to say containing the same indices u, v and w with any places in the triplet and a positive or negative value: for example the family ⁇ uvw> contains in particular the lines [uvw], [-uvw] and [uwv]
  • one of the planes of the family ⁇ 100 ⁇ is parallel to the rolling plane (DL,DT) and one of the lines of the family ⁇ 001 > is parallel to the rolling direction DL: for example the plane (010) of the crystal is parallel to the plane (DL, DT) and the direction [100] of the crystal is parallel to DL.
  • the remaining grains not included in this texture component are therefore, with a good approximation, randomly distributed in terms of FDOC.
  • the texture can just as easily be multi-component with a residue of approximately randomly distributed grains. This is, for example, the case below of the texture comprising the components S, C and B.
  • a crystallographic orientation well known to metallurgists is the (010)[100] orientation (moreover crystallographically equivalent to (100)[001] or (001)[010] for example) for the numerous phenomena it allows (surface epitaxy, precision of chemical cutting, optimal magnetic performance of most ferromagnetic polycrystallines, rectangular hysteresis cycles of magnetic materials textured with this orientation, etc.).
  • This (010)[100] orientation is commonly called the “Cube orientation”.
  • the metallurgical production processes, hot and cold transformations alternating or ending with annealing allow, after studies and optimization, at best, to obtain a significant proportion of grains having a crystallographic orientation more or less close to the Cube orientation, and we then call all of these oriented grains the “Cube texture component”.
  • the Cube (010)[100] orientation is the ideal orientation towards which the metallurgist tries to orient the greatest number of grains, and with the smallest possible disorientation of the grains (oriented (hokolo)[uovowo]) with respect to the ideal orientation (010)[100],
  • the quantification of a texture includes on the one hand the surface fraction of grains whose disorientation with respect to the ideal orientation (010)[100] is less than a given critical angle, which the inventors have chosen to take equal to 10.0°, and on the other hand the average disorientation of these grains with respect to the ideal orientation (010)[100]. These parameters represent the acuity of the texture component.
  • Cube (texture) component means the set of grain crystallographic orientations (hokolo)[uovowo] which are obtained by rotation of at most 10.0° between the [uovowo] axis of each grain orientation (the closest to DL rolling direction) and the [100] axis parallel to the DL direction of the Cube orientation (010)[100].
  • hyper-texture a pronounced, single-component texture, whose surface or volume fraction of grains is at least 96.0%, and the average disorientation of the grains of the texture component with respect to the ideal orientation of less than 7.0°.
  • the final material thicknesses are generally less than 0.2 mm and the final recrystallization into a highly textured Cube material is a volume process.
  • the surface or volume characterization of the crystallographic orientations is equivalent.
  • the average misorientation co of grains misoriented within 10.0° of the Cube orientation is then given by a simple weighted arithmetic mean of the grain surfaces coi ⁇ 10.0° and counting a total number N of grains i with N>100 to have good statistics, preferably N>200.
  • twin orientation is a crystallographic orientation deduced by a simple rotation, with a very precise rotation angle, from the orientation of the texture component considered. For example, for the Cube component ⁇ 100 ⁇ 001> the twin orientation is ⁇ 122 ⁇ 221 >.
  • the material is hot transformed by forging and/or rolling.
  • the next step, essential for developing the texture, is to cold roll the hot-rolled material.
  • the strain rate must be as high as possible (>70%) to develop a certain rolling texture composed of three main texture components, which are the ideal orientations S ⁇ 123 ⁇ 634>, C ⁇ 112 ⁇ 111> and B ⁇ 110 ⁇ 112>.
  • the rolling texture composed of these three orientations is essential for the development of a pronounced ⁇ 100 ⁇ 001> Cube texture, after recrystallization annealing at high temperatures. This annealing is therefore the last step in the Cube texture development process.
  • the Cube texture quantified indirectly from the diffraction peaks obtained by X-rays has widths at half-maximums between 6° and 9°.
  • FeNi alloys are, however, not concerned by this document.
  • Hypertextured materials can be used as epitaxy substrates when there is compatibility between the lattice parameters of the two materials involved: the substrate and the epitaxially grown material.
  • the metal substrate must be thin, non-brittle, flexible, and must have a high melting temperature and structural characteristics favorable to oriented or epitaxial growth of silicon thin films.
  • the materials that are used in current transport are mainly Cu and Al.
  • these materials cause current losses by Joule effect along the electrical circuit, because of their electrical resistance.
  • the use of superconducting materials for current transport would eliminate the losses caused by the resistance of the conductors and optimize current electrical networks.
  • RABITS technology which consists of depositing by epitaxy a superconducting layer (YBa2Cu3O?-5 noted YBaCuO) on a metallic substrate of Ni5%at.W textured Cube (document US-A- 6 156 376).
  • the use of FeNi is not known for this purpose.
  • the Cube ⁇ 100 ⁇ 001> texture also has the advantage of having a ⁇ 100> direction of easy magnetization parallel to the DL and DT directions, in a FeNi material that has undergone rolling deformation. Due to this preferential orientation, the magnetic properties are significantly superior in both the rolling direction and the transverse direction. Alloys that develop this type of texture are therefore very useful for applications in which magnetic fluxes must be controlled in one or two directions.
  • the magnetic characterization of FeNi alloys with an intense Cube texture shows that they have a rectangular hysteresis cycle.
  • the aim of the invention is to obtain austenitic Fe-Ni type strips, which may contain other alloying elements, the microstructure of which is characterized by a Cube hypertexture, that is to say, in the intended application cases, by a sharp mono-component texture, in other words representing at least 99.0%, better still at least 99.5%, on the surface, of the grains of the material.
  • This texture is characterized by a tight distribution of grains with ⁇ hokolo ⁇ uovowo> orientations having at most 10.0° of misorientation relative to the ideal Cube (010)[100] orientation (in which each of the ⁇ 100> directions is parallel to one of the DL, DT, or DN directions).
  • the grains Relative to the ideal CUBE (010)[100] orientation, the grains have at most 10.0° of misorientation present, and furthermore collectively have an average misorientation less than or equal to 4.0°.
  • a semi-finished product of an alloy is prepared by melting, casting and hot forming, or by powder metallurgy, the composition of which consists of, in weight percentages:
  • said semi-finished product is hot rolled at a temperature of 1000 to 1300°C, preferably 1100 to 1250°C, until a strip with a thickness (6LAC) of 4 to 10 mm, preferably 4.5 to 8 mm, is obtained;
  • said strip is cold rolled, in one or more stages, to a final thickness (e f ) with an overall reduction rate (TR) of at least 90%, preferably at least 95%, to obtain a strip; and
  • a final recrystallization annealing of the strip is carried out, preferably a static annealing, at a temperature between, on the one hand, 1000°C, preferably 1020°C, better still 1030°C, and, on the other hand, a maximum normal growth temperature (TM), considered to be equal to the abnormal growth start temperature (TDCA) reduced by 20°C, for 30 to 600 min, said final recrystallization annealing taking place in a reducing atmosphere.
  • TM maximum normal growth temperature
  • Cold rolling can be carried out in several stages, and at least one of these stages is carried out with a reduction rate of not more than 20%, preferably not more than 15%.
  • the rate of temperature reduction of the strip to room temperature may be greater than the rate of temperature rise of the strip during static recrystallization annealing.
  • Rolling and heat treatment parameters can be adjusted so that the average grain size is ⁇ 50 pm at a time between the end of hot rolling and a time when the strip thickness is at least 1 mm.
  • An intermediate recrystallization annealing at a temperature between 600 and 1000°C, for 30 s to 10 hours, may be interposed between two of the cold rolling steps, and the cold rolling steps following said recrystallization annealing have a cumulative reduction rate of at least 90%, preferably at least 95%.
  • An additional annealing can be carried out under argon, or nitrogen, or helium, or hydrogen + argon, or hydrogen + nitrogen, after the final texturing annealing under a reducing atmosphere and at a temperature 20 to 200°C higher, preferably 50 to 200°C, than the recrystallization annealing temperature, for between 30 min and 4 h.
  • Mechanical polishing and/or chemical pickling of the strip surface may be carried out at one or more intermediate stages between the end of hot rolling and obtaining the final thickness of the strip, preferably before the start of cold rolling or before any intermediate recrystallisation annealing.
  • Cutting of the strip may be carried out before said final recrystallization annealing, preferably by non-mechanical means.
  • the invention also relates to an austenitic iron-nickel alloy strip, characterized in that its composition consists of, in weight percentages:
  • the fraction of Cube ⁇ 100 ⁇ 001> orientation grains is at least 99.0%, preferably at least 99.5%, the Cube ⁇ 100 ⁇ 001> orientation grains having a misorientation relative to the ideal Cube (100)[001] orientation of at most 10.0°, the direction considered for determining the misorientation being, for each of the grains, that among the ⁇ 100> directions closest to the rolling direction (DL), in that the average misorientation ( ⁇ ) of the Cube ⁇ 100 ⁇ 001> orientation grains, relative to the ideal Cube (100)[001] orientation, is less than or equal to 4.0°, and in that the average equivalent diameter of all the grains of the strip is between 40 and 200 pm.
  • the invention also relates to a substrate for a photovoltaic cell, characterized in that it was obtained from a strip of the previous type.
  • the invention also relates to a substrate for a superconducting cable, characterized in that it was obtained from a strip of the previous type.
  • the invention also relates to an electric current transformer core element, characterized in that it was obtained from a strip of the previous type.
  • the invention consists first of all in optimizing the composition of the austenitic FeNi alloy used, by fixing contents of certain well-defined alloying elements.
  • contents of Ni, S and certain other elements of comparable effects, and of Nb and certain other elements of comparable effects must be controlled and maintained within precise limits.
  • the TDCA temperature at which, for the alloy considered, the abnormal growth of the crystals begins, and destroys the Cube texture. This temperature must possibly be determined by experience, for example in conditions that will be detailed, and the composition of the alloy is adjusted so that TDCA is as high as possible, so that maximum growth of the Cube texture can be obtained in a short time.
  • the aim is to produce this hypertextured material without it suffering from brittleness or damage when cold or hot during its hot or cold transformation to the final thickness.
  • Figure 1 shows the typical evolution of the grain size of an alloy of given composition, as a function of the temperature during a recrystallization heat treatment
  • TDCA temperature at which the abnormal growth process (A.C.) begins
  • TM normal growth temperature
  • Figure 1 schematically represents, for an alloy of composition Fe- 50%Ni by weight, the way in which the microstructure, in particular the grain size (which is, in the case considered, initially less than 1 pm), is transformed during a recrystallization annealing, as a function of the increase in temperature.
  • the grain size which is, in the case considered, initially less than 1 pm
  • the grain size increasing to approximately 5 pm.
  • NB this recrystallization/normal growth transition around 700°C would also be observed in a similar manner for all the other compositions concerned by the invention. Then, beyond about 1000°C (i.e.
  • no recrystallization annealing should occur between hot rolling and the last cold rolling step, otherwise there is a significant risk of not obtaining the reduction rate (work hardening) sufficient to allow the development of the very pronounced Cube texture.
  • at least one intermediate annealing without recrystallization, carried out between two cold rolling steps, and/or between hot rolling and the first cold rolling, can be favorable to the development of the Cube texture.
  • Carrying out an intermediate annealing with recrystallization is, however, not completely to be excluded, provided that it is part of a process which provides, after this intermediate annealing with recrystallization, a very high cumulative reduction rate of the following cold rolling stages, of at least 90%, preferably at least 95%. This therefore requires, in general, that this intermediate annealing with recrystallization be carried out at a very early stage of the cold rolling, that is to say when the product is still at a thickness close to that which it had at the end of the hot rolling.
  • One or more restoration anneals inserted between two cold rolling stages is/are, on the other hand, favorable to the intensification of the Cube texture, especially when elements lowering the stacking fault energy, such as Mo, are present in the steel. What is necessary is that, if an intermediate recrystallization anneal is also carried out, this takes place before the first intermediate restoration anneal, otherwise the restoration anneal is useless.
  • the metal although very predominantly in Cube texture, on the one hand contains at least a few % (surface or volume) of crystallographic orientations very different from the Cube texture, such as the twin orientation, on the other hand presents a Cube texture component of average disorientation well above 4°, typically of the order of 10°.
  • a dispersion of 10.0° is used in order to show the positive role of certain addition elements on hypertexturing, the ideal being to obtain all the grains of a microstructure in this dispersion in order to approach the single crystal.
  • the texture does not achieve the intended goal and is much too imperfect to satisfy many of the intended applications (superconductor substrates, magnetic circuits for magnetic amplifiers or voltage regulators, substrates for Si for photovoltaics, etc.).
  • annealing is carried out at a high temperature under a reducing gas such as H2; but then, as seen in Figure 1, abnormal growth appears from, typically, 1000°C in the example considered, which therefore significantly limits the range of improvement of the Cube texture component which would be achieved by the reduction of the average disorientation and the consumption of twins (therefore by the increase of the volume or surface fraction of the Cube texture) and other crystallographic orientations; or annealing is carried out at high temperature under neutral gas, such as Ar, and then the normal grain growth of the Cube component can be continued up to 1100 or 1200°C without the appearance of abnormal growth; but in this case, and despite all the careful precautions (purification of the neutral gas, use of a "getter" to capture oxygen in a preferential manner compared
  • the final annealing temperature increase is therefore not, at least on its own, adequate for most applications.
  • a high reduction rate during cold rolling TR overall typically > 90%, preferably > 95%), preferably without intermediate annealing for partial or total recrystallization;
  • an abnormal growth start temperature of at least 1030°C in order to make the production of such hypertextured materials compatible with the adjustment uncertainties and temperature non-uniformities of industrial furnaces, while ensuring that sufficient development of the Cube texture component is achieved at a very high level (fraction > 99.5%, ⁇ ⁇ 4.0°).
  • one of the targeted applications is the rectangular hysteresis cycle, which applies to a magnetic amplifier or a low-noise transformer, for example.
  • another good control (this time indirect) of the quality of the Cube texture is the examination of the values of the coercive field Hc and the remanent field Br.
  • Hc coercive field
  • Br remanent field
  • Hc value is strongly dependent on the TG grain size.
  • we seek the lowest Hc with 100% Cube grains this is what normal growth of only Cube grains allows up to around 1000-1020°C, overlapping with a reduction in the average texture misorientation.
  • the average texture misorientation is, moreover, another factor reducing Hc.
  • the alloys used in the invention are austenitic materials: Fe-Ni alloys or Nickel-based alloys, of a general type known to provide a strong Cube texture component after strong work hardening (at least 90%, typically) and annealing at a fairly high temperature, as long as abnormal growth does not occur.
  • the alloys of the invention therefore contain at least 30% Ni for the material to be austenitic. Beyond 60% Ni, texturing provides, however, much less advantage in terms of usage properties, because the electromagnetic constants (magnetocrystalline and magnetostriction) of high-Ni FeNi become low anyway and hypertexturing is no longer of interest. And, moreover, this low constants are obtained at the cost of a high and fluctuating material cost (due to Ni), which the invention makes it possible to overcome.
  • the Ni content is therefore limited to the 30-60% range.
  • Co does not change the austenitic behavior of Fe-Ni, nor its stacking fault energy. Co can increase the saturation magnetization for alloys with 30 to 35% Ni, but is much more expensive than Ni: its presence beyond traces resulting from the elaboration is not essential, and its possible addition is limited to 10%, without this hindering the Cube hypertexturing capacity. Mn can be added up to 3% without significantly reducing the stacking fault energy or the saturation magnetization J sa t. Beyond 3% Mn, Cube texturizing ability may degrade, and Mn only further dilutes the magnetic moments of Fe and Ni. It may be present only in trace amounts.
  • Cu is known to increase the saturation magnetization J sa t of Fe-30 alloys containing 35% Ni while it does not modify the stacking fault energy at all. Therefore, it allows to maintain the same Cube hypertexturing capacity. On the other hand, it dilutes the magnetism of alloys containing more than 35% Ni and causes precipitation of Cu-rich phases, precipitation which becomes significantly magnetically degrading from 10% Cu. Therefore, the possible addition of Cu is limited to 10%, and Cu may only be present in trace amounts.
  • Mo, W, V and Cr significantly degrade the stacking fault energy of Ni-based alloys, hence their Cube hypertexturing capacity. Cr improves corrosion resistance. Mo, W, V are elements of the same price range as Ni. Mo, W, V and Cr degrade the saturation magnetization J sa t (dilution of magnetism), but they increase the electrical resistivity (thus allowing the reduction of magnetic losses by induced currents). A good compromise between these favorable and unfavorable influences is to limit the total Mo + W + Cr + V to 10%, when at least one of these optional elements is present beyond traces resulting from the elaboration.
  • Si can be used as a deoxidizer during alloy production. However, it decreases J sa t and increases electrical resistivity. Therefore, there is no need to add a significant amount of Si if the final product applications do not cause induced currents.
  • the Si content in the alloy is limited to 4%, and it may be present only in trace amounts.
  • the C content should be limited to no more than 500 ppm, preferably no more than 200 ppm, and better still no more than 150 ppm, to avoid the precipitation of carbides.
  • S is notoriously known to seriously damage the metal during hot forming, typically between 700 and 1100°C.
  • this brittleness can be reduced to a level sufficient for industrial hot forming by very preferred additions of 0.3 to 0.5% of Mn (the precipitation of at least 90% of the S in MnS leaves only a few free S atoms to embrittle the metal at the grain boundaries).
  • Mn the precipitation of at least 90% of the S in MnS leaves only a few free S atoms to embrittle the metal at the grain boundaries.
  • the free S at the grain boundaries becomes sufficient to industrially embrittle the metal between 700 and 1100°C, or even 1200°C, making production difficult during hot forming.
  • the invention places the maximum tolerable S at 60 ppm.
  • Se and Te have the same effects as S, and we must reason not on the S content taken in isolation, but on the total S + Se + Te. It must therefore be between 20 and 60 ppm. It is also necessary to add at least 0.01% Nb (and/or other elements with a similar effect, see below) to have both this hypertexturation and abnormal growth starting above 1030°C.
  • Nb hinders the start of abnormal growth, which then begins at more than 1030°C, which thus makes it possible to extend the growth of Cube texture grains over a wider temperature range, while further reducing the average disorientation ⁇ .
  • Nb is not only a germ or grain growth inhibitor, but also a precipitate-forming element with, for example, C (forming NbC carbides), which degrades the Cube microstructure and magnetic properties if the Nb content is too high, i.e. above 0.5%.
  • Nb can be partially, or even totally, replaced in a comparably efficient manner by other elements: Ta, Hf, Al, Ti or B.
  • Al is limited to 0.02% to avoid the formation of oxides, nitrides, NisAI intermetallics, and an Al-rich diffused layer on the surface of the metal.
  • Ti is limited to 0.06% to avoid the formation of nitrides, oxides, and NisTi intermetallics.
  • B is limited to 0.06% to avoid the formation of NB nitrides.
  • Nb and Ta are heavy atoms that hinder the movement of grain boundaries.
  • Al, Ti, B which segregate at grain boundaries quite easily, can easily transform into nitrides, or even oxides, and trap grain boundaries with strong misorientation.
  • the alloy according to the invention can be produced by the following succession of steps, with possible variants which will be indicated later:
  • this semi-finished product can also be obtained by compacting and sintering, from powders of the different alloying elements, or from one or more pre-alloyed powders;
  • the 6LAC thickness after hot rolling is between 4 and 10 mm, preferably between 4.5 and 8 mm; the reduction rate during this hot rolling is not important, the microstructure and texturing obtained being in any case completely modified by the subsequent operations;
  • this cold rolling can be carried out in one or, preferably, several stages; the overall reduction rate TR of the cold rolling between 6LAC and ef is at least 90%, better still at least 95%; for each of the stages taken in isolation, the reduction rate is preferably at most 20%, better still at most 15%, or even at most 10% (it is not excluded that certain stages meet these preferred criteria and that the others do not).
  • an intermediate recrystallization anneal can be inserted between two cold rolling stages at a temperature typically between 600 and 1000°C, for 30 s to 10 hours, typically 2 to 5 minutes in flow annealing and 1 hour to 5 hours in static annealing, but this is not always the most recommended operating method; in fact, the greater the work hardening before the final texturing annealing, the more intense the Cube texture, so inserting an intermediate recrystallization annealing tends to reduce the work hardening that would be favorable before the final annealing; however, if this intermediate recrystallization annealing is introduced in the early stages of cold rolling, this reduces the work hardening little before final annealing, while it allows the microstructure of the different castings to be "standardized" industrially before a cold rolling with strong work hardening,
  • this final heat treatment being carried out at a temperature which does not allow abnormal growth to start, therefore below TM, and in a reducing atmosphere, for example under hydrogen.
  • a cutting method that introduces the least possible local work hardening, such as water jet cutting, laser cutting, electroerosion cutting, rather than mechanical cutting by shearing, stamping, punching, pressing, etc.
  • This further illustrates in particular the need to obtain a sufficiently high abnormal growth start temperature TDCA in the core zone of a recrystallized plate, because abnormal growth can begin in the cutting zones, depending on the cutting method, from 10 to 50°C below this TDCA temperature.
  • an Fe-48%Ni alloy cold worked to 98%, containing only 40 ppm of S and no Nb (nor elements comparable by their effects to S and Nb respectively), and having only residual contents of other elements (therefore not being in accordance with the invention), has a TDCA measured at the core of the plate (far from the cutting zones) of 1030°C, and yet it is observed that the abnormal growth begins at 1020°C on the laser cutting edges, 1010°C on the cutting edges by water jet, and 995°C or even less on the mechanical cutting edges.
  • the average texture misorientations ⁇ are then respectively 3.7° (plate core), 4.1° (laser cutting areas), 4.4° (water jet cutting areas) and 5.3° (mechanical cutting areas); we can therefore see that it is very difficult, if not impossible, to obtain industrial production of parts of various shapes by different cutting methods with an average Cube texture misorientation assuredly ⁇ 4.0° throughout the material.
  • a material of composition is produced industrially in an arc furnace, under slag, for a few dozen tons of liquid metal, with under slag refining, before casting into ingots, then reheating, then forging to a thickness of 80 mm between 1100 and 1300°C. Then the forged ingot is hot rolled to a thickness of 4.6 mm, before mechanical polishing and direct multi-pass cold rolling without intermediate annealing to a final thickness of 0.2 mm. The overall TR reduction rate is therefore 95.7%.
  • composition of this casting is representative of the prior art (the alloy contains S and Nb only as residual impurities), but the alloy develops all the Cube texturing and abnormal growth mechanisms already discussed previously, and this material is therefore representative of the interaction between these mechanisms and the techniques for cutting magnetic parts, whether or not the composition is strictly in accordance with the invention.
  • E-shaped or I-shaped sheets for forming cut-and-stack transformer cores are taken from the cold-rolled strip by various cutting means (shear, laser and water jet).
  • the legs of the E's are cut with shears to dimensions that allow them to pass through the refining furnaces, which are put under hydrogen atmosphere to prevent oxidation of the samples.
  • the backs of the E and I have the same types of cuts, and only these are observed.
  • this temperature is 980°C for water jet cutting, which has the disadvantage of not guaranteeing excellent cutting precision; this temperature is 1000°C in the case of laser cutting, the precision of which is, moreover, satisfactory.
  • the average misorientation of the Cube texture component ⁇ 100 ⁇ 001> is calculated as explained below.
  • the industrial alloy tested is therefore not in accordance with the invention.
  • an Fe-48%Ni alloy having the composition of casting 14 given in Tables 3a and 3b below, 98% cold worked, containing approximately (40 ppm of S, 350 ppm of Nb and 500 ppm of Ti and having only residual contents of other elements (and therefore having a composition conforming to that required by the invention) has a TDCA measured at the core of the plate (therefore far from the cutting zones) of 1050°C.
  • the abnormal growth begins at 1045°C on the laser cutting edges, 1035°C on the water jet cutting edges, and at less than 1025°C on the mechanical cutting edges, and the average misorientations ⁇ are then, respectively, 3.9° (core of the plate), 3.9° (laser), 3.95° (water jet) and 4.0° (mechanical cutting).
  • the determination of the triggering temperature of the abnormal TDCA growth on the strip of given composition, produced and treated under given conditions, which is the subject of the treatment according to the invention is carried out in a temperature gradient furnace of a type known in itself and which is used, in the laboratory, to determine how the microstructure of a metal sample evolves as a function of temperature.
  • the characterizations of textures and microstructures are made very precisely by the EBSD technique (in English Electron BackScattered Diffraction, i.e. analysis by diffraction of backscattered electrons).
  • the magnetic measurements for their part, are made using a standard coercimeter, according to the standard IEC 60404-7 edition 2.0 of January 2019 (“method for measuring the coercive field of magnetic materials in an open magnetic circuit. Measurement of Hc up to 160 kA/m by compensation method (H-coil) of the demagnetizing field of the material and sensitive field probes”).
  • the grain size taken into account for the determination of the average grain diameter, within the framework of the invention, is reduced to their equivalent diameter, that is to say to the diameter of circular grains which would give them an area equal to their real area if they are not circular on the observed surface.
  • the average diameter is an arithmetic mean (unweighted) of the equivalent diameters.
  • Reference FeNi alloys and those according to the invention were produced by traditional metallurgy, namely by melting raw materials in an electric induction furnace under vacuum.
  • the chemical composition of the alloys obtained, in weight percentages, is as follows:
  • the liquid metal from the furnace is cast into ingots measuring 200 x 40 x 40 mm and is cooled naturally.
  • the ingots are then hot transformed by blooming and/or hot rolling until bars with thicknesses between 1 and 10 mm are formed.
  • the bars are then mechanically polished before cold rolling in order to remove surface incrustations and oxides.
  • cold rolling on rolling mills having very low roughness rolls, cold-rolled strips 1 (called “strips") with thicknesses between 10 and 500 ⁇ m are obtained.
  • Cold rolling in the example described, is carried out in multiple rolling passes, with low reduction rates per pass (less than 15% per pass). But it could be carried out with higher reduction rates, without this affecting the results obtained. Generally, a maximum reduction rate of 20% per pass, better still less than 15%, is a preferred variant of the invention. Experience shows that relatively low reduction rates for the various passes are favorable to the development of the desired Cube texture.
  • FIG. 2 shows the principle of an experimental measurement method, at least approximately, of the temperature at which abnormal growth begins (TDCA) and the maximum normal growth temperature (TM) on a strip 1.
  • a temperature gradient furnace 2 which is a standard instrument in metallurgical laboratories, that is to say that the temperature varies increasingly along the length of the furnace between approximately 700°C (far left part of furnace 2 in Figure 2) and 1400°C (far right part of furnace 2 in Figure 2)
  • a long strip of the strip 1 from the cold rolling is placed, in a clearly marked manner along the axis of the furnace, for a time long enough for the effects of the temperature gradient existing in the furnace to be found on the strip 1.
  • the strip 1 is cooled, and the start of the abnormal growth at a precise position corresponding to a given temperature, which is determined according to a prior calibration giving the temperature-position relationship in the furnace, is observed with the naked eye, and, more precisely, with an optical microscope.
  • Figure 2 shows that in zone 4 between the furnace inlet and the point where the maximum growth temperature TM is reached, the crystals are well ordered and of relatively homogeneous sizes.
  • zone 5 between the point where the TDCA temperature is reached and the furnace outlet, the crystals grow in an increasingly disordered manner in size and orientation.
  • the width of this uncertainty zone 6 is of the order of 20°C, and corresponds to the difference between TDCA and TM.
  • the annealing is then preferably repeated in a constant temperature furnace at ⁇ 10°C of the temperature determined by the gradient furnace, in order to confirm or refine the measurement of the TDCA value obtained in the gradient furnace.
  • Recrystallization annealing is carried out on work-hardened strips, at temperatures at most equal to the maximum normal growth temperatures (TM) determined in the previous step, in furnaces under a controlled atmosphere so as to avoid oxidation of the strip (hydrogen, argon, argon-hydrogen mixture, high vacuum).
  • the recrystallization annealing temperature must be less than or equal to TM but preferably close to it: in a 98% austenitic Fe-Ni alloy, without the addition of other alloying elements, the temperature TDCA for the start of abnormal growth is around 1000-1020°C, and the maximum normal growth temperature TM is 20°C below TDCA if the cutting method is not taken into account (see previously the explanations on the interaction between abnormal growth and cutting method).
  • the Cube texturing annealing temperature (analogous to TM), in order to be able to sufficiently reduce the average misorientation, to increase the fraction of Cube texture grains to almost 100%, and also to reduce the coercive field.
  • the recrystallization annealing takes place at a temperature of 900 to 1150°C.
  • the temperature rise rate should preferably be as low as possible to promote the development of the intense Cube texture and avoid thermal twinning. It is typically between 0.1°C/min and 10°C/min. Preferably, it is of the order of 1°C/min.
  • the holding time at the recrystallization temperature must be sufficiently long (between 30 minutes and 600 minutes) to grow the Cube grains to large sizes, reaching at least 20 pm.
  • the temperature reduction rate to room temperature is preferably higher than the rise rate to avoid a too slow passage below the Curie point creating induced magnetic order, which would disturb the magnetic properties.
  • the samples do not undergo any special preparation, other than mechanical cutting of the sample to the dimensions required by the measuring devices.
  • the magnetic properties are directly measured on the strips after heat treatment.
  • Samples for characterization of microstructures and textures by EBSD require a clean and shiny surface condition, and therefore specific sample preparation. Thus, after cutting to the desired dimensions, the annealed samples are mechanically polished on SiC paper and with diamond felt. Mechanical polishing is followed by chemical or electrolytic polishing, in order to remove surface microdeformations caused by mechanical polishing. The samples are then rinsed in an ethanol bath and dried with compressed air before EBSD analysis.
  • Magnetic measurements are made in a standardized manner either in open circuit with a coercimeter (according to the IEC 404-7 standard already cited), or by a fluxmetric device comprising primary and secondary circuits, in a closed circuit, and are, in this case, deduced from the major hysteresis cycle measured (according to the IEC 404-6 standard - edition 3.1 of July 2021 “fluxmetric measurement method for magnetic properties”).
  • EBSD characterizations allow crystal orientation maps to be obtained from which the orientation of the grains that make up the microstructure can be observed. From the EBSD data, the surface fraction fcube of Cube-oriented grains, the average misorientation ⁇ of the grains with respect to the ideal Cube orientation, and the average grain size 0 are determined by quantitative analysis. The fraction fcube is determined with a maximum dispersion of 10.0° with respect to the ideal orientation, i.e. only grains that have a misorientation less than or equal to 10.0° with respect to the ideal Cube orientation are considered to be Cube-oriented grains or belonging to the Cube texture component ⁇ 100 ⁇ 001>.
  • the EBSD method for characterizing crystallographic orientations (allowing the selection and counting of grains having at most 10.0° of misorientation with the ideal Cube (010)[100] orientation, the calculation of the misorientation of each of these grains with this ideal Cube orientation, the calculation of the fraction of grains considered in Cube texture, the calculation of the average misorientation with respect to the Cube orientation) used in the invention is applied to the different materials studied by selecting different maximum misorientations between grain orientation and ideal orientation, in order to calculate different surface fractions of Cube texture component, and thus in order to study the angular distribution of Cube grains in the population of Cube grains. Cube grains were thus counted for maximum misorientations between Cube (010)[100] orientation and grain orientation of 15°, 10°, 7°, 5 or 4°.
  • the inventors limited the maximum value of the misorientation coi of each grain taken into account (relative to the ideal orientation (010)[100]) to 10.0°.
  • the average misorientation ⁇ only the grains of the texture component considered (in our case: the texture component Cube ⁇ 100 ⁇ 001> encompassing all the grains having individually a maximum misorientation of 10° with respect to the ideal Cube (010)[001] orientation) are taken into account, and the value obtained is a weighted average of the misorientations of these grains with respect to the ideal Cube (010)[100] orientation.
  • coi being the misorientation of grain i in absolute value with respect to the ideal Cube orientation, and Si being the area of grain i with misorientation Wj.
  • This misorientation Wj between the orientation of grain i and the ideal Cube orientation cannot be by definition greater than 10.0° since the inventors have selected this value as the relevant limit for counting the grains of the Cube texture component.
  • the Cube texture component ⁇ 100 ⁇ 001> being in fact the set of grains whose ⁇ 100> axis closest to DL is less than 10° from DL (because it is also the [100] axis of the ideal Cube orientation (010)[100]), the misorientations Wj are the angles between these ⁇ 100> axes of misoriented grains and the DL axis, thus describing an angular distribution of positions of axes ⁇ 100> with respect to DL, in a cone centered on DL of half angle at vertex 10°.
  • This axial symmetry in cone-shaped distribution does not give meaning to a positive or negative value of the misorientation value Wj of each grain axis ⁇ 100> with respect to DL.
  • the surface of the sample is previously electropolished. Scanning the electron beam in lines parallel to the surface of the sample, each line consisting of repeated stops of the beam at regular intervals A (intervals smaller than the smallest of the grains) allows, at each stop, to characterize and store the crystallographic orientation (O.C.) of the crystal, and to create a two-dimensional mesh (X, Y) of the surface in O.C.
  • O.C. crystallographic orientation
  • X, Y two-dimensional mesh
  • the O.C. at the coordinate position (x,y) is compared to the Cube orientation (010)[100] - called ideal (see previously) - to determine its misorientation.
  • the X,Y scanning of the electron beam makes it possible to collect on the mesh diffraction points at regular intervals A, Ni points which present the same disorientation coi with respect to the Cube (010)[100] orientation - called ideal - and these Ni points constituting a set of neighboring points.
  • the number of grains considered is sufficient so that the co value is derived from a grain statistic representative of the metal.
  • the number of grains considered is greater than 100, preferably greater than 200.
  • Tables 1a and 1b group together the compositions of different examples of Fe - 48% Ni alloys which were produced in the vacuum electric induction furnace by mixing and melting the different raw materials conventionally used for this purpose.
  • Tables 1a and 1b group together the compositions of different examples of Fe - 48% Ni alloys which were produced in the vacuum electric induction furnace by mixing and melting the different raw materials conventionally used for this purpose.
  • Tables 1a and 1b Chemical compositions of Fe-48%Ni alloy castings
  • the resulting liquid metal is cast into conical ingots.
  • the ingots are kept at 1100°C for 6 hours and are then hot rolled at 1100°C, to be formed into 4.5 mm thick strips.
  • hot-rolled strips are then cold-rolled into 50 ⁇ m thick strips, with rolling rates per pass of less than 20%, after prior degreasing of the strip surfaces.
  • the abnormal growth trigger temperatures (TDCA) and the maximum normal growth temperatures TM are determined on the strips 1 in a temperature gradient oven varying between 700°C and 1400°C, according to the procedure seen above.
  • the samples from the strips are annealed in a furnace under a pure hydrogen atmosphere with a temperature rise rate of 5°C/min from room temperature to TM, with a 240 minute hold at TM and a temperature drop, at the end of the annealing, faster than the temperature rise, in this case between 300 and 30,000°C/h depending on the mass and thickness of the cold-rolled and annealed sample, up to room temperature.
  • part of the samples is used, for example, for measuring the coercive field with a coercimeter, and the other part is used for texture and microstructure analyses by EBSD.
  • the coercive field measurement is performed on raw samples from annealing, whereas for EBSD measurements, a surface preparation is mandatory.
  • This consists first of mechanical polishing of the samples with SiC papers (800, 1000, 1200, 2400, 4000, respectively) and then on diamond felts in decreasing order of diamond particle size (3 pm, 1 pm, 0.25 pm, respectively).
  • Electrolytic polishing is then applied, in order to remove the surface work-hardened layer left by mechanical polishing.
  • the samples are cleaned in ethanol and dried with compressed air.
  • the clean and shiny samples are introduced into the SEM/FEG (Scanning Electron Microscope equipped with a field emission gun) for EBSD analysis.
  • SEM/FEG Sccanning Electron Microscope equipped with a field emission gun
  • Table 2 presents the characteristics measured on the different alloys of Table 1, which were treated according to the procedure previously described.
  • Table 2 Characteristics of the alloys in tables 1a and 1b
  • TDCA Temperature triggering abnormal growth
  • TM Maximum normal growth temperature
  • fcube Fraction of Cube grains in a dispersion of less than 10.0°
  • co Average misorientation (of all grains in the microstructure relative to the ideal Cube orientation)
  • the temperature at which abnormal growth begins is greater than or equal to 1020°C in all the castings.
  • Nb, Ti and Zr allow an increase in this temperature depending on their content in the alloy.
  • TM temperature where each casting develops its maximum Cube fraction
  • all the castings have a Cube fraction greater than 99% (between 99.5 and 100%), except for casting 1.
  • S content 3.5 ppm for casting 1, 17 to 50 ppm for castings 2 to 4
  • a further addition of 17 to 35 ppm further increases the Cube grain fraction quite significantly.
  • Nb is described as an alloying element that is detrimental to the development of Cube texture.
  • the annealings were carried out at temperatures significantly lower than the optimal temperatures TM determined according to the invention. It is considered that, according to the invention, the annealing temperature must be between 1000°C and TM for this positive effect of Nb to be observed. Minimum temperatures of 1020°C, even better 1030°C are still preferable.
  • the average misorientations are less than or equal to 4.3° in all the castings. But it is noted that S and Nb, when they are simultaneously present in a significant way, considerably reduce the average misorientation ( ⁇ goes down to 3.4° for casting 4 and down to 3.2° for casting 7). Only castings 1, 2, 12 and 13 do not respect all the characteristics of the alloys of the invention (fcube s 99.0%, better > 99.5%, and co ⁇ 4.0°). These castings contain practically no (cast 1) or little (cast 2) of S (and no Se and Te which could have replaced S), and no Nb (hence the fact that cast 2, although it contains 20 ppm of S, does not lead to a sufficiently low average misorientation). They also do not contain Ti or Al which have been said to have effects comparable to those of Nb against abnormal growth. S and Nb (and/or elements with similar effects), in the prescribed contents, are therefore both essential to ensure the desired low average misorientation of at most 4.0°.
  • the Hc values are between 0.09 Oe and 0.35 Oe (respectively between 7 and 28 A/m), which is consistent in this type of Fe-Ni50% material with the relatively small grain size of the tested materials, of the order of 50pm.
  • Tables 3a and 3b show, in the same way as for Tables 1a and 1b, the compositions of different examples of alloys developed and tested for this purpose, according to the same procedure as for the examples in Tables 1a, 1b and 2.
  • Tables 3a and 3b Compositions of castings 14-16 of Fe-48% Ni alloys
  • Table 4 shows, under the same conditions as Table 2, the characteristics developed by the different alloys in Tables 3a and 3b.
  • Table 4 Characteristics of the alloys in tables 3a and 3b
  • alloy ingots can be obtained not by classical melting of massive raw materials, but by powder metallurgy.
  • Recrystallization annealing can be done by modifying the thermal cycle compared to the one given as an example. It is thus possible to eliminate the temperature rise at a regulated and slow speed, by making a "hot furnace” charging of the work-hardened strip, that is to say by charging the work-hardened strip directly into a furnace preheated to the annealing temperature.
  • Texture quantification can be done by other analysis techniques such as X-ray diffraction and neutron diffraction.
  • the invention makes it possible to obtain a material that resembles a single crystal because a majority of the grains have the same orientation to within a few degrees (less than 10.0° from the ideal Cube orientation) and have an average misorientation of at most 4.0°.
  • the strips according to the invention can, after having been optionally cut, be used in particular for the following applications.
  • hypertextured Cube foils can be used as substrates in the manufacture of photovoltaic cells by replacing glass and ceramic substrates which are fragile and hard.
  • the textured metal foils according to the invention allow good epitaxy of Si deposition and can thus increase the efficiency of photovoltaic cells.
  • hypertextured Cube foils can be used as substrates in the manufacture of superconducting cables. They provide the appropriate mechanical properties to the superconducting material as a whole and optimize the current density of the cables.
  • All grains in the microstructure have easy magnetization directions ⁇ 100> in both DL and DT directions. They can therefore be used to form low-noise current transformer cores and applications that use two orthogonal directions of magnetic flux passage (aeronautical transformers, etc.).
  • Tables 5a and 5b show, in the same way as for Tables 1a and 1b, the compositions of different examples of alloys produced and tested, according to the same procedure as for the examples in Tables 1a, 1b and 2.
  • Tables 5a and 5b Compositions of castings 17-19 of Fe-48% Ni alloys
  • Table 6 shows, under the same conditions as Table 2, the characteristics developed by the different alloys in Tables 5a and 5b.

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Abstract

The invention relates to a method for preparing an austenitic iron-nickel alloy strip, which method comprises: - preparing, by melting, casting and hot-forming, or by powder metallurgy, a semi-finished product of an alloy, the composition of which consists of the following, expressed as weight percentages: 30% ≤ Ni ≤ 60%; traces ≤ Co ≤ 10%; traces ≤ Mn ≤ 3%; traces ≤ Cu ≤ 10%; traces ≤ Mo + W + Cr + V ≤ 10%; traces ≤ Si ≤ 4%; traces ≤ C ≤ 500 ppm; traces ≤ Zr + Hf ≤ 500 ppm; 20 ppm ≤ S + Se + Te ≤ 60 ppm; 0.01% ≤ Nb + Ta + Hf + Al + Ti + B ≤ 0.5%; traces ≤ Al ≤ 0.02%; traces ≤ Ti ≤ 0.06%; traces ≤ B ≤ 0.06%; the remainder being Fe and impurities; - hot-rolling the semi-finished product at a temperature of 1000 to 1300°C until a strip metal with a thickness of 4 to 10 mm is obtained; - cold-rolling the strip metal to a final thickness with an overall reduction rate of at least 90%, in order to obtain a strip; - applying a final recrystallisation annealing, preferably static annealing, to the strip at a temperature of between 1000°C and the temperature at which abnormal grain growth starts minus 20°C, for 30 to 600 minutes, said final recrystallisation annealing taking place in a reducing atmosphere. The invention further relates to a strip made of an austenitic iron-nickel alloy prepared by the above method, and to the uses of said strip.

Description

Procédé de préparation d’un feuillard en alliage Fe-Ni austénitique, feuillard ainsi préparé et produits réalisés à partir de ce feuillard Process for preparing an austenitic Fe-Ni alloy strip, strip thus prepared and products made from this strip

La présente invention concerne les alliages fer-nickel texturés et même « hypertexturés » (voir plus loin la définition de ces termes) laminés à froid puis recuits de façon optimale, et plus précisément des alliages Fe-Ni à texture {100}<001>, appelée plus communément « texture Cube » (Cube texture en anglais). The present invention relates to textured and even “hypertextured” iron-nickel alloys (see below for the definition of these terms) cold rolled then optimally annealed, and more precisely Fe-Ni alloys with a {100}<001> texture, more commonly called “Cube texture”.

Les matériaux industriels sont généralement polycristallins c'est-à-dire constitués de multiples cristaux ou grains. On dira qu’un matériau est texturé, ou bien possède une texture, si la distribution des orientations cristallographiques de ses grains n’est pas aléatoire. Industrial materials are generally polycrystalline, that is, made up of multiple crystals or grains. A material is said to be textured, or to have a texture, if the distribution of the crystallographic orientations of its grains is not random.

On rappelle que pour définir et représenter une texture, on utilise deux référentiels dans un matériau laminé à froid : un référentiel lié à l’échantillon (matériau) et un autre lié au cristal (grain). Par convention on note ici (u,v,w) le vecteur de coordonnées de valeur u, v et w ; on note selon les indices de Miller (uvw) le plan perpendiculaire à l’axe porté par le vecteur (u,v,w) ; on note selon les indices de Miller [uvw] la droite portée par le vecteur (u,v,w). We recall that to define and represent a texture, we use two reference frames in a cold-rolled material: one reference frame linked to the sample (material) and another linked to the crystal (grain). By convention, we denote here (u,v,w) the vector of coordinates of value u, v and w; we denote according to the Miller indices (uvw) the plane perpendicular to the axis carried by the vector (u,v,w); we denote according to the Miller indices [uvw] the straight line carried by the vector (u,v,w).

Le référentiel lié à l’échantillon est défini par trois directions orthogonales entre elles qui sont : la direction de laminage DL, la direction DT transverse à DL dans le plan de laminage, et la direction DN normale au plan de laminage. The reference frame linked to the sample is defined by three mutually orthogonal directions which are: the rolling direction DL, the direction DT transverse to DL in the rolling plane, and the direction DN normal to the rolling plane.

Le référentiel lié au cristal à structure cristalline cubique - c’est dire ayant une maille cristalline élémentaire telle qu’un cube parfait - est représenté par les trois arêtes de la maille élémentaire (cube) et que l’on note selon les indices de Miller comme les droites [100], [010] et [001], selon le même principe que les coordonnées des vecteurs respectifs (1 ,0,0), (0,1 ,0) et (0,0,1). Dans cette notation, chacun de ces trois axes peut représenter l’un ou l’autre des 3 arêtes du cube. La dénomination des Orientations Cristallographiques (O.C.) et des composantes de textures suit la règle dite des « indices de Miller » dans le repère du cristal : (hkl)[uvw] désigne l’orientation cristallographique d’un grain ou cristal tel que le plan perpendiculaire au vecteur (h,k,l) - aussi noté plan (hkl) - est parallèle au plan de laminage, et tel que le vecteur (u,v,w) - aussi noté droite [uvw] - est parallèle à la direction DL. The reference frame linked to the crystal with a cubic crystalline structure - that is to say having an elementary crystal mesh such as a perfect cube - is represented by the three edges of the elementary mesh (cube) and which are noted according to the Miller indices as the lines [100], [010] and [001], according to the same principle as the coordinates of the respective vectors (1,0,0), (0,1,0) and (0,0,1). In this notation, each of these three axes can represent one or the other of the 3 edges of the cube. The naming of Crystallographic Orientations (CO) and texture components follows the so-called “Miller indices” rule in the crystal frame: (hkl)[uvw] designates the crystallographic orientation of a grain or crystal such that the plane perpendicular to the vector (h,k,l) - also noted plane (hkl) - is parallel to the rolling plane, and such that the vector (u,v,w) - also noted straight line [uvw] - is parallel to the DL direction.

On note {hkl} l’ensemble des plans cristallographiques équivalents au plan (hkl), c'est-à-dire contenant les mêmes indices h, k et I avec des places quelconques dans le triplet et une valeur positive ou négative : par exemple la famille {hkl} contient notamment les plans (hkl), (-hkl) et (khi). On note <uvw> l’ensemble des droites cristallographiques équivalentes à la droite [uvw], c'est-à-dire contenant les mêmes indices u, v et w avec des places quelconques dans le triplet et une valeur positive ou négative : par exemple la famille <uvw> contient notamment les droites [uvw], [-uvw] et [uwv] We denote by {hkl} the set of crystallographic planes equivalent to the plane (hkl), that is to say containing the same indices h, k and I with any places in the triplet and a positive or negative value: for example the family {hkl} contains in particular the planes (hkl), (-hkl) and (khi). We denote by <uvw> the set of crystallographic lines equivalent to the line [uvw], that is to say containing the same indices u, v and w with any places in the triplet and a positive or negative value: for example the family <uvw> contains in particular the lines [uvw], [-uvw] and [uwv]

Dans le cas de l’orientation Cube {100}<001 >, un des plans de la famille {100} est parallèle au plan de laminage (DL,DT) et une des droites de la famille <001 > est parallèle à la direction de laminage DL : par exemple le plan (010) du cristal est parallèle au plan (DL, DT) et la direction [100] du cristal est parallèle à DL. In the case of Cube orientation {100}<001 >, one of the planes of the family {100} is parallel to the rolling plane (DL,DT) and one of the lines of the family <001 > is parallel to the rolling direction DL: for example the plane (010) of the crystal is parallel to the plane (DL, DT) and the direction [100] of the crystal is parallel to DL.

La distribution non aléatoire des orientations cristallographiques (que traduit la notion classique de « Fonction de Distribution des Orientations Cristallographiques » ou FDOC) est donc par définition une texture : cette texture peut tout aussi bien être centrée autour d’une seule Orientation Cristallographique (OC) particulière (hidkidlid)[UidVidWid], formant donc la « composante de texture {hokolo}<uovowo> constituée de tous les grains ayant une grande ou assez grande proximité angulaire avec (hidkidlid)[UidVidWid], typiquement à moins de 15 ou 20° de cette O.C. de référence ou « idéale » : les inventeurs ont choisi ici une limite maximale de désorientation de 10,0° entre l’orientation idéale (hidkidlid)[UidVidWid] et toutes les orientations (hokolo)[uovowo] des grains composant la (composante de) texture. Le reste des grains n’entrant pas dans cette composante de texture est donc, avec une bonne approximation, aléatoirement distribué en terme de FDOC. Mais la texture peut tout aussi bien être multi-composantes avec un résidu de grains approximativement aléatoirement distribués. C’est par exemple le cas ci-après de la texture comprenant les composantes S, C et B. The non-random distribution of crystallographic orientations (which is reflected in the classical notion of “Crystallographic Orientation Distribution Function” or FDOC) is therefore by definition a texture: this texture can just as well be centered around a single particular Crystallographic Orientation (CO) (hidkidlid)[UidVidWid], thus forming the “texture component {hokolo}<uovowo> consisting of all the grains having a large or fairly large angular proximity with (hidkidlid)[UidVidWid], typically less than 15 or 20° from this reference or “ideal” CO: the inventors have chosen here a maximum misorientation limit of 10.0° between the ideal orientation (hidkidlid)[UidVidWid] and all the orientations (hokolo)[uovowo] of the grains composing the texture (component). The remaining grains not included in this texture component are therefore, with a good approximation, randomly distributed in terms of FDOC. But the texture can just as easily be multi-component with a residue of approximately randomly distributed grains. This is, for example, the case below of the texture comprising the components S, C and B.

Une orientation cristallographique bien connue des métallurgistes est l’orientation (010)[100] (d’ailleurs équivalente cristallographiquement à (100)[001] ou (001)[010] par exemple) pour les nombreux phénomènes qu’elle permet (épitaxie en surface, précision de la découpe chimique, performances magnétiques optimales de la plupart des polycristallins ferromagnétiques, cycles d’hystérésis rectangulaire des matériaux magnétiques texturés avec cette orientation ...). Cette orientation (010)[100] est appelée communément « orientation Cube ». Les procédés métallurgiques d’élaboration, transformations à chaud et à froid alternant ou finissant par des recuits permettent après études et optimisation, au mieux, d’obtenir une proportion importante de grains ayant une orientation cristallographique se rapprochant plus ou moins de l’orientation Cube, et on appelle alors l’ensemble de ces grains orientés « composante de texture Cube ». A crystallographic orientation well known to metallurgists is the (010)[100] orientation (moreover crystallographically equivalent to (100)[001] or (001)[010] for example) for the numerous phenomena it allows (surface epitaxy, precision of chemical cutting, optimal magnetic performance of most ferromagnetic polycrystallines, rectangular hysteresis cycles of magnetic materials textured with this orientation, etc.). This (010)[100] orientation is commonly called the “Cube orientation”. The metallurgical production processes, hot and cold transformations alternating or ending with annealing, allow, after studies and optimization, at best, to obtain a significant proportion of grains having a crystallographic orientation more or less close to the Cube orientation, and we then call all of these oriented grains the “Cube texture component”.

Dans ce cas, l’orientation Cube (010)[100] est l’orientation idéale vers laquelle le métallurgiste essaie d’orienter le plus grand nombre de grains, et avec la désorientation des grains (orientés (hokolo)[uovowo]) la plus faible possible vis-à-vis de l’orientation idéale (010)[100], Ce cas d’orientation Cube correspond donc à hid =0, kid =1 , d =0, uid =1 , Vjd =O, wid =0. In this case, the Cube (010)[100] orientation is the ideal orientation towards which the metallurgist tries to orient the greatest number of grains, and with the smallest possible disorientation of the grains (oriented (hokolo)[uovowo]) with respect to the ideal orientation (010)[100], This Cube orientation case therefore corresponds to hid =0, kid =1, d =0, uid =1, Vjd =0, wid =0.

La quantification d’une texture comprend d’une part la fraction surfacique de grains dont la désorientation par rapport à l’orientation idéale (010)[100] est inférieure à un angle critique donné, que les inventeurs ont choisi de prendre égal à 10,0°, et d’autre part la désorientation moyenne de ces grains par rapport à l’orientation idéale (010)[100], Ces paramètres représentent l’acuité de la composante de texture. The quantification of a texture includes on the one hand the surface fraction of grains whose disorientation with respect to the ideal orientation (010)[100] is less than a given critical angle, which the inventors have chosen to take equal to 10.0°, and on the other hand the average disorientation of these grains with respect to the ideal orientation (010)[100]. These parameters represent the acuity of the texture component.

Pour bien préciser les termes, dans « composante (de texture) Cube » on entend l’ensemble des orientations cristallographiques (hokolo)[uovowo] de grain qui s’obtiennent par rotation d’au plus de 10,0° entre l’axe [uovowo] de chaque orientation de grain (la plus proche de DL direction de laminage) et l’axe [100] parallèle à la direction DL de l’orientation Cube (010)[100], L’homme de l’art appelle cet ensemble d’orientations décrit ci-dessus, « texture Cube » ou « composante de texture Cube » indifféremment car dans le cas de l’invention les exemples et contre exemples présentent au moins 95,0% (en volume ou en surface de matériau) des grains dont l’orientation cristallographique (hokolo)[uovowo] est désorientée à moins de 10,0° de (010)[100] (orientation dite Cube idéale), voire au moins 99,0%, et donc moins de 5,0% (en surface du métal) voire moins de 1 ,0% du métal correspond à d’autres orientations cristallographiques très minoritaires ; ainsi en bonne approximation on confond composante Cube de texture du matériau et texture Cube du matériau. To clarify the terms, "Cube (texture) component" means the set of grain crystallographic orientations (hokolo)[uovowo] which are obtained by rotation of at most 10.0° between the [uovowo] axis of each grain orientation (the closest to DL rolling direction) and the [100] axis parallel to the DL direction of the Cube orientation (010)[100]. A person skilled in the art calls this set of orientations described above "Cube texture" or "Cube texture component" indifferently because in the case of the invention the examples and counterexamples have at least 95.0% (by volume or material surface) of the grains whose crystallographic orientation (hokolo)[uovowo] is disoriented to less than 10.0° from (010)[100] (so-called ideal Cube orientation), or even at least 99.0%, and therefore less than 5.0% (on the surface of the metal) or even less than 1.0% of the metal corresponds to other very minor crystallographic orientations; thus, as a good approximation, we confuse the Cube component of the material texture and the Cube texture of the material.

On appellera, dans la suite du texte, « hyper-texture » une texture accusée, monocomposante, dont la fraction surfacique ou volumique des grains est d’au moins 96,0%, et la désorientation moyenne des grains de la composante de texture par rapport à l’orientation idéale de moins de 7,0°. In the following text, we will call "hyper-texture" a pronounced, single-component texture, whose surface or volume fraction of grains is at least 96.0%, and the average disorientation of the grains of the texture component with respect to the ideal orientation of less than 7.0°.

On peut être encore plus précis : We can be even more precise:

- s’agissant de laminés minces dans cette invention, du fait des forts taux d’écrouissage, les épaisseurs de matériau final sont inférieures en général à 0,2 mm et la recristallisation finale en matériau très texturé Cube est un processus volumique. Ainsi la caractérisation en surface ou en volume des orientations cristallographiques est équivalente. - in the case of thin laminates in this invention, due to the high work hardening rates, the final material thicknesses are generally less than 0.2 mm and the final recrystallization into a highly textured Cube material is a volume process. Thus, the surface or volume characterization of the crystallographic orientations is equivalent.

- la désorientation coi entre chaque grain i, orienté (hoikoiloi)[uoiVoiWoi], et l’orientation Cube (010)[100] - constituant l’idéal d’orientation à obtenir - est donnée par définition par le produit scalaire des deux vecteurs [uoiVoiWoi] et [100], lequel vaut uoi et également qui définit a>j par cos(û)j) = u0i/ /u0i 2 + v0j2 + w0i 2 , a>j étant positive. La désorientation moyenne co des grains désorientés à moins de 10,0° de l’orientation Cube est alors donnée par une simple moyenne arithmétique pondérée des surfaces de grain coi < 10,0° et en comptabilisant un nombre total N de grains i avec N>100 pour avoir une bonne statistique, de préférence N>200. - the disorientation coi between each grain i, oriented (hoikoiloi)[uoiVoiWoi], and the Cube orientation (010)[100] - constituting the orientation ideal to be obtained - is given by definition by the scalar product of the two vectors [uoiVoiWoi] and [100], which is worth uoi and also which defines a>j by cos(û)j) = u 0i / /u 0i 2 + v 0 j 2 + w 0i 2 , a>j being positive. The average misorientation co of grains misoriented within 10.0° of the Cube orientation is then given by a simple weighted arithmetic mean of the grain surfaces coi < 10.0° and counting a total number N of grains i with N>100 to have good statistics, preferably N>200.

On appelle « orientation de macle » une orientation cristallographique se déduisant par une simple rotation, avec un angle de rotation bien précis, de l’orientation de la composante de texture considérée. Par exemple pour la composante Cube {100}<001> l’orientation de macle est {122}<221 >. A "twin orientation" is a crystallographic orientation deduced by a simple rotation, with a very precise rotation angle, from the orientation of the texture component considered. For example, for the Cube component {100}<001> the twin orientation is {122}<221 >.

Le développement de la texture Cube dans les matériaux à structure cristalline cubique face centrée à forte et moyenne énergie de défaut d’empilement, comme les alliages FeNi, suit un certain nombre d’étapes, telles que décrites, par exemple, dans les documents US-B-6635 097, EP-A-1 828 425. Après l’obtention d’un lingot par une voie de métallurgie traditionnelle ou par métallurgie des poudres, le matériau est transformé à chaud par forgeage et/ou laminage. L’étape suivante, indispensable pour développer la texture, consiste à laminer à froid le matériau laminé à chaud. Le taux de déformation doit être le plus élevé possible (>70%) pour développer une certaine texture de laminage composée de trois composantes principales de texture que sont les orientations idéales S {123}<634>, C {112}<111> et B {110}<112>. La texture de laminage composée de ces trois orientations est primordiale pour le développement d’une texture Cube {100}<001> accusée, après le recuit de recristallisation à des températures élevées. Ce recuit est donc la dernière étape du processus de développement de la texture Cube. The development of the Cube texture in materials with a face-centered cubic crystal structure with high and medium stacking fault energy, such as FeNi alloys, follows a number of steps, as described, for example, in US-B-6635,097, EP-A-1,828,425. After obtaining an ingot by a traditional metallurgical route or by powder metallurgy, the material is hot transformed by forging and/or rolling. The next step, essential for developing the texture, is to cold roll the hot-rolled material. The strain rate must be as high as possible (>70%) to develop a certain rolling texture composed of three main texture components, which are the ideal orientations S {123}<634>, C {112}<111> and B {110}<112>. The rolling texture composed of these three orientations is essential for the development of a pronounced {100}<001> Cube texture, after recrystallization annealing at high temperatures. This annealing is therefore the last step in the Cube texture development process.

Dans le document US-B-6635 097, on montre que les alliages Ni-X (avec X = Cu, V, Al, W, Cr, Mo, ...) développent une texture Cube en suivant la gamme métallurgique suivante : formation de lingots par métallurgie des poudres, traitement thermique de recristallisation afin de développer des grains de tailles inférieures ou égales à 50 pm, laminage à froid avec un taux de réduction total supérieur à 90%, le taux de réduction par passe étant inférieur à 10%. La texture Cube quantifiée de façon indirecte à partir des pics de diffraction obtenue par les rayons X présente des largeurs à mi-hauteurs comprises entre 6° et 9°. Les alliages FeNi ne sont, cependant, pas concernés par ce document. In US-B-6635 097, it is shown that Ni-X alloys (with X = Cu, V, Al, W, Cr, Mo, ...) develop a Cube texture by following the following metallurgical range: formation of ingots by powder metallurgy, recrystallization heat treatment in order to develop grains of sizes less than or equal to 50 pm, cold rolling with a total reduction rate greater than 90%, the reduction rate per pass being less than 10%. The Cube texture quantified indirectly from the diffraction peaks obtained by X-rays has widths at half-maximums between 6° and 9°. FeNi alloys are, however, not concerned by this document.

Dans le brevet EP-A-1 828425 concernant de alliages de Ni ne contenant pas de Fe, deux procédures de formation de lingots sont utilisées : la métallurgie traditionnelle (à partir de métal liquide) et la métallurgie des poudres. Les lingots subissent des traitements thermiques d’homogénéisation et un laminage à chaud à des températures supérieures à 850°C. Un laminage à froid avec un taux de réduction supérieur à 70% est ensuite appliqué pour obtenir des bandes de 80 pm d’épaisseur. Les échantillons recuits à 1150°C sous une atmosphère protectrice développent une texture Cube supérieure à 90%. La technique utilisée pour la quantification de texture n’a pas été décrite dans le brevet. In patent EP-A-1 828425 concerning Ni alloys not containing Fe, two ingot formation procedures are used: traditional metallurgy (from liquid metal) and powder metallurgy. The ingots undergo homogenization heat treatments and hot rolling at temperatures above 850°C. Cold rolling with a reduction ratio greater than 70% is then applied to obtain strips 80 μm thick. Samples annealed at 1150°C under a protective atmosphere develop a Cube texture greater than 90%. The technique used for texture quantification was not described in the patent.

Les matériaux hypertexturés peuvent être utilisés comme des substrats d’épitaxie lorsqu’il existe une compatibilité entre les paramètres de mailles des deux matériaux en jeu : le substrat et le matériau épitaxié. Certaines études ont ainsi été faites sur la possibilité de dépôt du silicium sur les substrats FeNi texturés Cube (document US-B 9 309 593) et sur le dépôt de matériaux supraconducteurs sur les substrats Ni5%W dans la fabrication de câbles supraconducteurs par la technique RABITS (Rolling Assisted Blaxially Textured Substrate Technique), voir le document US-B-6 156 376). Hypertextured materials can be used as epitaxy substrates when there is compatibility between the lattice parameters of the two materials involved: the substrate and the epitaxially grown material. Some studies have thus been carried out on the possibility of depositing silicon on Cube textured FeNi substrates (document US-B 9 309 593) and on the deposition of superconducting materials on Ni5%W substrates in the manufacture of superconducting cables by the RABITS technique (Rolling Assisted Blaxially Textured Substrate Technique), see document US-B-6 156 376).

Egalement, pour réduire la quantité de silicium massif utilisée dans l’industrie photovoltaïque tout en augmentant le rendement des panneaux, plusieurs laboratoires travaillent sur les panneaux photovoltaïques à couches minces. Cette technologie nécessite un substrat sur lequel on vient déposer une fine couche de Si. Les substrats actuellement utilisés pour cette application sont des substrats de verre et de céramique. Cependant les cellules photovoltaïques élaborées en utilisant cette technique présentent encore des rendements très faibles, à cause des problèmes d’instabilité du substrat, des problèmes d’interaction du silicium avec le substrat, de la faible température de fusion des substrats, et surtout d’une insuffisante épitaxié du Si sur les supports classiques. Also, to reduce the amount of bulk silicon used in the photovoltaic industry while increasing the efficiency of the panels, several laboratories are working on thin-film photovoltaic panels. This technology requires a substrate on which a thin layer of Si is deposited. The substrates currently used for this application are glass and ceramic substrates. However, photovoltaic cells developed using this technique still have very low efficiencies, due to substrate instability problems, problems with the interaction of silicon with the substrate, the low melting temperature of the substrates, and especially insufficient epitaxial growth of Si on conventional supports.

Pour pallier ces problèmes, une solution est de développer un substrat métallique alternatif aux substrats de verres et céramiques. Le substrat métallique doit être mince, non fragile, flexible, et doit avoir une température de fusion élevée et des caractéristiques structurales favorables à une croissance orientée ou épitaxiée des films minces de silicium. Certains auteurs ont montré que les substrats d’alliage FeNi présentant une texture préférentiellement Cube {100}<001> sont de bons candidats pour cette application (document US-B-9 309 592). To overcome these problems, one solution is to develop an alternative metal substrate to glass and ceramic substrates. The metal substrate must be thin, non-brittle, flexible, and must have a high melting temperature and structural characteristics favorable to oriented or epitaxial growth of silicon thin films. Some authors have shown that FeNi alloy substrates with a preferentially Cube {100}<001> texture are good candidates for this application (document US-B-9,309,592).

Dans un autre domaine, les matériaux qui sont utilisés dans le transport de courant sont principalement Cu et Al. Ces matériaux occasionnent cependant des pertes de courant par effet Joule le long du circuit électrique, à cause de leur résistance électrique. L’utilisation des matériaux supraconducteurs pour le transport de courant permettrait de supprimer les pertes engendrées par la résistance des conducteurs et d’optimiser les réseaux électriques actuels. Cependant, il est difficile, voire impossible, de fabriquer des câbles électriques uniquement en matériaux supraconducteurs, à cause de leurs propriétés mécaniques, comme ils sont durs et fragiles. Pour contourner ce problème, plusieurs laboratoires et industriels travaillent sur la technologie RABITS qui consiste à déposer par épitaxie une couche supraconductrice (YBa2Cu3O?-5 noté YBaCuO) sur un substrat métallique de Ni5%at.W texturé Cube (document US-A- 6 156 376). L’utilisation de FeNi n’est pas connue à cet effet. In another field, the materials that are used in current transport are mainly Cu and Al. However, these materials cause current losses by Joule effect along the electrical circuit, because of their electrical resistance. The use of superconducting materials for current transport would eliminate the losses caused by the resistance of the conductors and optimize current electrical networks. However, it is difficult, if not impossible, to manufacture electrical cables only from superconducting materials, because of their mechanical properties, as they are hard and fragile. To circumvent this problem, several laboratories and industrialists are working on RABITS technology which consists of depositing by epitaxy a superconducting layer (YBa2Cu3O?-5 noted YBaCuO) on a metallic substrate of Ni5%at.W textured Cube (document US-A- 6 156 376). The use of FeNi is not known for this purpose.

La texture Cube {100}<001> présente aussi l’avantage de disposer d’une direction <100> de facile aimantation parallèle aux directions DL et DT, dans un matériau FeNi ayant subi une déformation par laminage. En raison de cette orientation préférentielle, les propriétés magnétiques sont nettement supérieures à la fois dans la direction de laminage et la direction transverse. Les alliages qui développent ce type de texture sont ainsi très utiles pour des applications dans lesquelles les flux magnétiques doivent être contrôlés dans une ou deux directions. La caractérisation magnétique des alliages FeNi avec une texture Cube intense montre qu’ils présentent un cycle d’hystérésis rectangulaire. Comme exemple on peut citer les alliages magnétiques Fe50%Ni texturés Cube dans les transformateurs de courant bas bruit où les « E » et « I » qui composent le transformateur par empilement sont découpés selon les directions de laminage DL et transverse DT de facile aimantation (document PCT/IB2016/001409 au nom du demandeur). The Cube {100}<001> texture also has the advantage of having a <100> direction of easy magnetization parallel to the DL and DT directions, in a FeNi material that has undergone rolling deformation. Due to this preferential orientation, the magnetic properties are significantly superior in both the rolling direction and the transverse direction. Alloys that develop this type of texture are therefore very useful for applications in which magnetic fluxes must be controlled in one or two directions. The magnetic characterization of FeNi alloys with an intense Cube texture shows that they have a rectangular hysteresis cycle. As an example, we can cite the Cube textured Fe50%Ni magnetic alloys in low-noise current transformers where the “E” and “I” that make up the transformer by stacking are cut according to the DL and transverse DT rolling directions of easy magnetization (document PCT/IB2016/001409 in the name of the applicant).

Des études ont été faites, ces dernières années, dans le but de développer des procédés permettant d’obtenir une texture Cube dans les matériaux cubiques à faces centrées (cfc) à forte et moyenne énergie de défaut d’empilement. Cependant la plupart de ces études sont basées sur les alliages Ni5%at.W utilisés comme substrats dans la fabrication des câbles supraconducteurs, avec la technique RABITS. Quelques études existent néanmoins sur les alliages FeNi qui font l’objet de ce brevet. In recent years, studies have been carried out with the aim of developing processes to obtain a Cube texture in face-centered cubic (FCC) materials with high and medium stacking fault energy. However, most of these studies are based on Ni5%at.W alloys used as substrates in the manufacture of superconducting cables, with the RABITS technique. However, some studies exist on FeNi alloys which are the subject of this patent.

On a ainsi montré qu’après une forte déformation, ces alliages développent une texture composée de trois composantes principales B, S et C. Les trois orientations idéales correspondantes ont toutes une énergie supérieure à l’énergie stockée de l’orientation Cube qui se trouve en très faible quantité à l’état déformé (environ 2%). Durant le recuit, c’est la composante Cube qui se développe au détriment des composantes B, S et C d’origine. It has been shown that after strong deformation, these alloys develop a texture composed of three main components B, S and C. The three corresponding ideal orientations all have an energy greater than the stored energy of the Cube orientation which is found in very small quantity in the deformed state (approximately 2%). During annealing, it is the Cube component which develops to the detriment of the original B, S and C components.

Le taux de déformation a un rôle très important sur le développement de la texture Cube. Plus il élevé, meilleure est la texture Cube en intensité et désorientation après les recuits de recristallisation optimisés. D’autres paramètres comme la température de recuit, l’atmosphère de recuit et les éléments d’alliages ont aussi un impact significatif sur le développement d’une texture Cube intense. The strain rate plays a very important role in the development of the Cube texture. The higher it is, the better the Cube texture in intensity and misorientation after optimized recrystallization anneals. Other parameters such as annealing temperature, annealing atmosphere and alloying elements also have a significant impact on the development of an intense Cube texture.

Pour développer une hypertexture Cube, il est important de faire des recuits de recristallisation à des températures élevées, comme mentionné précédemment. Cependant, un phénomène néfaste appelé croissance anormale (CA), ou recristallisation secondaire, peut se déclencher si on monte très haut en température lors du recuit. La texture Cube déjà formée se retrouve dégradée, voire éliminée, par apparition de gros grains d’orientation différente de l’orientation Cube dans la microstructure. To develop a Cube hypertexture, it is important to perform recrystallization annealing at high temperatures, as mentioned earlier. However, a harmful phenomenon called abnormal growth (AG), or recrystallization secondary, can be triggered if the temperature rises very high during annealing. The Cube texture already formed is degraded, or even eliminated, by the appearance of large grains with an orientation different from the Cube orientation in the microstructure.

Dans la littérature, le rôle des éléments d’alliages sur le développement de la texture Cube n’est pas bien connu. Quelques études liées à ce sujet sont limitées soit par la difficulté à étudier l’effet individuel et/ou combiné des éléments d’addition, soit par une étude non complète, soit enfin par les moyens de caractérisation non adaptés. In the literature, the role of alloying elements on the development of Cube texture is not well known. Some studies related to this subject are limited either by the difficulty in studying the individual and/or combined effect of the addition elements, or by an incomplete study, or finally by the unsuitable means of characterization.

Il serait important de trouver des moyens de favoriser le développement d’une texture Cube {100}<001> très fortement accusée dans les alliages FeNi. Cette hypertexture Cube serait indispensable pour résoudre les problèmes d’épitaxie dans le développement des cellules photovoltaïques à couches minces et la fabrication des câbles supraconducteurs, ou pour développer des directions de facile aimantation <100> indispensables pour certaines applications magnétiques. It would be important to find ways to promote the development of a very strong Cube texture {100}<001> in FeNi alloys. This Cube hypertexture would be essential to solve epitaxy problems in the development of thin-film photovoltaic cells and the manufacture of superconducting cables, or to develop easy magnetization directions <100> essential for certain magnetic applications.

Le but de l’invention est d’obtenir des feuillards de type Fe-Ni austénitiques, pouvant comporter d’autres éléments d’alliage, dont la microstructure se caractérise par une hypertexture Cube, c’est-à-dire, dans les cas d’application visés, par une texture mono-composante aiguë, autrement dit représentant au moins 99,0%, mieux au moins 99,5%, en surface, des grains du matériau. The aim of the invention is to obtain austenitic Fe-Ni type strips, which may contain other alloying elements, the microstructure of which is characterized by a Cube hypertexture, that is to say, in the intended application cases, by a sharp mono-component texture, in other words representing at least 99.0%, better still at least 99.5%, on the surface, of the grains of the material.

Cette texture est caractérisée par une distribution resserrée des grains d’orientations {hokolo}<uovowo> ayant au maximum 10,0° de désorientation par rapport à l’orientation idéale Cube (010)[100] (dans laquelle chacune des directions <100> est parallèle à l’une des directions DL, DT ou DN). Par rapport à l’orientation idéale CUBE (010)[100], les grains ont au maximum 10,0° de désorientation présentent , et en outre présentent collectivement une désorientation moyenne inférieure ou égale à 4,0°. This texture is characterized by a tight distribution of grains with {hokolo}<uovowo> orientations having at most 10.0° of misorientation relative to the ideal Cube (010)[100] orientation (in which each of the <100> directions is parallel to one of the DL, DT, or DN directions). Relative to the ideal CUBE (010)[100] orientation, the grains have at most 10.0° of misorientation present, and furthermore collectively have an average misorientation less than or equal to 4.0°.

Résumé de l’invention Summary of the invention

A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de préparation d’un feuillard en alliage fer-nickel austénitique, caractérisé en ce que : To this end, the invention relates to a process for preparing an austenitic iron-nickel alloy strip, characterized in that:

- on prépare, par fusion, coulée et mise en forme à chaud, ou par métallurgie des poudres, un demi-produit d’un alliage dont la composition consiste en, en pourcentages pondéraux : - a semi-finished product of an alloy is prepared by melting, casting and hot forming, or by powder metallurgy, the composition of which consists of, in weight percentages:

- 30% < Ni < 60% ; - 30% < Ni < 60%;

- traces < Co < 10% ; - traces < Co < 10%;

- traces < Mn < 3% ; - traces < Mn < 3%;

- traces < Cu < 10% ; - traces < Mo + W + Cr + V < 10% ; - traces < Cu <10%; - traces < Mo + W + Cr + V <10%;

- traces < Si < 4% ; - traces < If < 4%;

- traces < C < 500 ppm, avec, de préférence 30 ppm < C, mieux 50 ppm < C, et, de préférence, C < 200 ppm, mieux C < 150 ppm ; - traces < C < 500 ppm, with, preferably 30 ppm < C, better 50 ppm < C, and, preferably, C < 200 ppm, better C < 150 ppm;

- traces < Zr + Hf < 500 ppm, de préférence traces < Zr + Hf < 100 ppm ; - traces < Zr + Hf < 500 ppm, preferably traces < Zr + Hf < 100 ppm;

- 20 ppm < S + Se + Te < 60 ppm ; - 20 ppm < S + Se + Te < 60 ppm;

- 0,01% < Nb + Ta + Hf + Al + Ti + B < 0,5% ; - 0.01% < Nb + Ta + Hf + Al + Ti + B < 0.5%;

- traces < Al < 0,02% ; - traces < Al < 0.02%;

- traces < Ti < 0,06% ; - traces < Ti < 0.06%;

- traces < B < 0,06% ; le reste étant du Fe et des impuretés résultant de l’élaboration ; - traces < B < 0.06%; the remainder being Fe and impurities resulting from the production;

- on lamine à chaud ledit demi-produit à une température de 1000 à 1300°C, de préférence de 1100 à 1250°C, jusqu’à l’obtention d’une bande d’épaisseur (6LAC) de 4 à 10 mm, de préférence de 4,5 à 8 mm ; - said semi-finished product is hot rolled at a temperature of 1000 to 1300°C, preferably 1100 to 1250°C, until a strip with a thickness (6LAC) of 4 to 10 mm, preferably 4.5 to 8 mm, is obtained;

- on lamine à froid ladite bande, en une ou plusieurs étapes, jusqu’à une épaisseur finale (ef) avec un taux de réduction global (TR) d’au moins 90%, de préférence au moins 95%, pour obtenir un feuillard ; et - said strip is cold rolled, in one or more stages, to a final thickness (e f ) with an overall reduction rate (TR) of at least 90%, preferably at least 95%, to obtain a strip; and

- on exécute un recuit final de recristallisation du feuillard, de préférence un recuit statique, à une température comprise entre, d’une part, 1000°C, de préférence 1020°C, mieux 1030°C, et, d’autre part, une température maximale de croissance normale (TM), considérée comme égale à la température de début de croissance anormale (TDCA) diminuée de 20°C, pendant 30 à 600 min, ledit recuit final de recristallisation ayant lieu dans une atmosphère réductrice. - a final recrystallization annealing of the strip is carried out, preferably a static annealing, at a temperature between, on the one hand, 1000°C, preferably 1020°C, better still 1030°C, and, on the other hand, a maximum normal growth temperature (TM), considered to be equal to the abnormal growth start temperature (TDCA) reduced by 20°C, for 30 to 600 min, said final recrystallization annealing taking place in a reducing atmosphere.

Le laminage à froid peut être effectué en plusieurs étapes, et au moins une de ces étapes est effectuée avec un taux de réduction d’au plus 20%, de préférence au plus 15%. Cold rolling can be carried out in several stages, and at least one of these stages is carried out with a reduction rate of not more than 20%, preferably not more than 15%.

Le recuit de recristallisation du feuillard peut être effectué à partir de la température ambiante avec une vitesse de montée en température, jusqu’à la température de recuit, comprise entre 0,1 et 10°C/min. The recrystallization annealing of the strip can be carried out from room temperature with a temperature rise rate, up to the annealing temperature, of between 0.1 and 10°C/min.

Après le recuit statique de recristallisation du feuillard, la vitesse de descente en température du feuillard jusqu’à la température ambiante peut être supérieure à ce qu’a été la vitesse de montée en température du feuillard pendant le recuit statique de recristallisation. After static recrystallization annealing of the strip, the rate of temperature reduction of the strip to room temperature may be greater than the rate of temperature rise of the strip during static recrystallization annealing.

On peut ajuster les paramètres des laminages et des traitements thermiques pour que la taille moyenne des grains soit < 50 pm à un moment situé entre la fin du laminage à chaud et un moment où l’épaisseur de la bande est d’au moins 1 mm. On peut intercaler, entre deux des étapes de laminage à froid, un recuit intermédiaire de recristallisation à une température située entre 600 et 1000°C, pendant 30 s à 10 heures, et les étapes de laminage à froid suivant ledit recuit de recristallisation ont un taux de réduction cumulé d’au moins 90%, de préférence au moins 95%. Rolling and heat treatment parameters can be adjusted so that the average grain size is < 50 pm at a time between the end of hot rolling and a time when the strip thickness is at least 1 mm. An intermediate recrystallization annealing at a temperature between 600 and 1000°C, for 30 s to 10 hours, may be interposed between two of the cold rolling steps, and the cold rolling steps following said recrystallization annealing have a cumulative reduction rate of at least 90%, preferably at least 95%.

On peut intercaler, entre au moins deux des étapes du laminage à froid, un ou des recuit(s) intermédiaire(s) de restauration effectué(s) entre 500 et 700°C, de durée 30 s à 24 heures, en évitant la recristallisation du matériau, le ou lesdits recuits intermédiaires de restauration ayant lieu postérieurement audit recuit intermédiaire de recristallisation éventuel. It is possible to insert, between at least two of the cold rolling stages, one or more intermediate restoration annealing operations carried out between 500 and 700°C, lasting 30 s to 24 hours, while avoiding recrystallization of the material, said intermediate restoration annealing operation(s) taking place after said possible intermediate recrystallization annealing operation.

On peut effectuer un recuit supplémentaire sous argon, ou azote, ou hélium, ou hydrogène + argon, ou hydrogène + azote, après le recuit final de texturation sous atmosphère réductrice et à une température plus élevée de 20 à 200°C, de préférence de 50 à 200°C, que la température du recuit de recristallisation, pendant entre 30 min et 4 h. An additional annealing can be carried out under argon, or nitrogen, or helium, or hydrogen + argon, or hydrogen + nitrogen, after the final texturing annealing under a reducing atmosphere and at a temperature 20 to 200°C higher, preferably 50 to 200°C, than the recrystallization annealing temperature, for between 30 min and 4 h.

On peut exécuter un polissage mécanique et/ou décapage chimique de la surface de la bande, à une ou des étapes intermédiaires entre la fin du laminage à chaud et l’obtention de l’épaisseur finale du feuillard, de préférence avant le début du laminage à froid ou avant le recuit intermédiaire de recristallisation éventuel. Mechanical polishing and/or chemical pickling of the strip surface may be carried out at one or more intermediate stages between the end of hot rolling and obtaining the final thickness of the strip, preferably before the start of cold rolling or before any intermediate recrystallisation annealing.

On peut exécuter une découpe du feuillard avant ledit recuit final de recristallisation, de préférence une découpe par un moyen non mécanique. Cutting of the strip may be carried out before said final recrystallization annealing, preferably by non-mechanical means.

L’invention a également pour objet un feuillard en alliage fer-nickel austénitique, caractérisé en ce que sa composition consiste en, en pourcentages pondéraux : The invention also relates to an austenitic iron-nickel alloy strip, characterized in that its composition consists of, in weight percentages:

- 30% < Ni < 60% ; - 30% < Ni < 60%;

- traces < Co < 10% ; - traces < Co < 10%;

- traces < Mn < 3% ; - traces < Mn < 3%;

- traces < Ou < 10% ; - traces < Or < 10%;

- traces < Mo + W + Or + V < 10% ; - traces < Mo + W + Gold + V < 10%;

- traces < Si < 4% ; - traces < If < 4%;

- traces < C < 500 ppm, avec, de préférence 30 ppm < C, mieux 50 ppm < C, et, de préférence, C < 200 ppm, mieux C < 150 ppm ; - traces < C < 500 ppm, with, preferably 30 ppm < C, better 50 ppm < C, and, preferably, C < 200 ppm, better C < 150 ppm;

- traces < Zr + Hf < 500 ppm, de préférence traces < Zr + Hf < 100 ppm ; - traces < Zr + Hf < 500 ppm, preferably traces < Zr + Hf < 100 ppm;

- 20 ppm < S + Se + Te < 60 ppm ; - 20 ppm < S + Se + Te < 60 ppm;

- 0,01% < Nb + Ta + Hf + Al + Ti + B < 0,5% ; - 0.01% < Nb + Ta + Hf + Al + Ti + B < 0.5%;

- traces < Al < 0,02% ; - traces < Al < 0.02%;

- traces < Ti < 0,06% ; - traces < Ti < 0.06%;

- traces < B < 0,06% ; le reste étant du Fe et des impuretés résultant de l’élaboration ; en ce que sa fraction de grains d’orientation Cube {100}<001> est d’au moins 99,0%, de préférence au moins 99,5%, les grains d’orientation Cube {100}<001> ayant une désorientation par rapport à l’orientation Cube (100)[001] idéale d’au plus 10,0°, la direction considérée pour déterminer la désorientation étant, pour chacun des grains, celle parmi les directions <100> la plus proche de la direction de laminage (DL), en ce que la désorientation moyenne (œ) des grains d’orientation Cube {100}<001>, par rapport à l’orientation cube (100)[001] idéale, est inférieure ou égale à 4,0°, et en ce que le diamètre équivalent moyen de tous les grains du feuillard est compris entre 40 et 200 pm. - traces < B <0.06%; the remainder being Fe and impurities resulting from the production; in that its fraction of Cube {100}<001> orientation grains is at least 99.0%, preferably at least 99.5%, the Cube {100}<001> orientation grains having a misorientation relative to the ideal Cube (100)[001] orientation of at most 10.0°, the direction considered for determining the misorientation being, for each of the grains, that among the <100> directions closest to the rolling direction (DL), in that the average misorientation (œ) of the Cube {100}<001> orientation grains, relative to the ideal Cube (100)[001] orientation, is less than or equal to 4.0°, and in that the average equivalent diameter of all the grains of the strip is between 40 and 200 pm.

L’invention a également pour objet un substrat pour cellule photovoltaïque, caractérisé en ce qu’il a été obtenu à partir d’un feuillard du type précédent. The invention also relates to a substrate for a photovoltaic cell, characterized in that it was obtained from a strip of the previous type.

L’invention a également pour objet un substrat pour câble supraconducteur, caractérisé en ce qu’il a été obtenu à partir d’un feuillard du type précédent. The invention also relates to a substrate for a superconducting cable, characterized in that it was obtained from a strip of the previous type.

L’invention a également pour objet un élément de noyau de transformateur de courant électrique, caractérisé en ce qu’il a été obtenu à partir d’un feuillard du type précédent. The invention also relates to an electric current transformer core element, characterized in that it was obtained from a strip of the previous type.

Comme on l’aura compris, l’invention consiste d’abord à optimiser la composition de l’alliage FeNi austénitique utilisé, en fixant des teneurs en certains éléments d’alliage bien définies. En particulier, les teneurs en Ni, en S et certains autres éléments d’effets comparables, et en Nb et certains autres éléments d’effets comparables, doivent être maîtrisées et maintenues dans des limites précises. As will be understood, the invention consists first of all in optimizing the composition of the austenitic FeNi alloy used, by fixing contents of certain well-defined alloying elements. In particular, the contents of Ni, S and certain other elements of comparable effects, and of Nb and certain other elements of comparable effects, must be controlled and maintained within precise limits.

Elle consiste aussi, une fois cet alliage particulier préparé, à le traiter d’une façon précise en tenant compte, lors d’un traitement thermique de recristallisation, de la température TDCA à laquelle, pour l’alliage considéré, la croissance anormale des cristaux débute, et détruit la texture Cube. Cette température doit être éventuellement déterminée par l’expérience, par exemple dans des conditions que l’on détaillera, et la composition de l’alliage est ajustée pour que TDCA soit la plus élevée possible, afin qu’un maximum de croissance de la texture Cube puisse être obtenu dans un temps réduit. It also consists, once this particular alloy is prepared, in treating it in a precise way taking into account, during a recrystallization heat treatment, the TDCA temperature at which, for the alloy considered, the abnormal growth of the crystals begins, and destroys the Cube texture. This temperature must possibly be determined by experience, for example in conditions that will be detailed, and the composition of the alloy is adjusted so that TDCA is as high as possible, so that maximum growth of the Cube texture can be obtained in a short time.

On recherche aussi une taille de grain moyenne suffisante pour réduire la désorientation moyenne des cristaux, une surface non oxydée par le traitement thermique final (par exemple pour l’application d’épitaxie) et une température de recuit final ne dépassant pas 1100°C afin d’éviter le creusement de surface par les joints thermiques. Ces alliages présentent de bonnes propriétés magnétiques (notamment, ils ont un champ coercitif Hc faible). Also sought is a sufficient average grain size to reduce the average crystal disorientation, a surface not oxidized by the final heat treatment (e.g. for epitaxial application) and a final annealing temperature not exceeding 1100°C to avoid surface hollowing by thermal boundaries. These alloys have good magnetic properties (in particular, they have a low Hc coercive field).

On vise enfin à produire ce matériau hypertexturé sans que celui-ci souffre de fragilité ou d’endommagement à froid ou à chaud lors de sa transformation à chaud ou à froid jusqu’à l’épaisseur finale. Brève description des figures Finally, the aim is to produce this hypertextured material without it suffering from brittleness or damage when cold or hot during its hot or cold transformation to the final thickness. Brief description of the figures

L’invention sera mieux comprise au vu de la description qui suit, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatifs et faite en référence aux figures annexées suivantes : The invention will be better understood in light of the following description, given solely as a non-limiting example and with reference to the following appended figures:

La figure 1 qui montre l’évolution typique de la taille de grain d’un alliage de composition donnée, en fonction de la température lors d’un traitement thermique de recristallisation ; Figure 1 shows the typical evolution of the grain size of an alloy of given composition, as a function of the temperature during a recrystallization heat treatment;

La figure 2 qui montre comment sont mesurées les températures de début de croissance anormale TDCA des grains, et la température maximale TM de croissance maximale acceptable pour l’exécution des recuits de recristallisation selon l’invention Figure 2 shows how the abnormal growth start temperatures TDCA of the grains are measured, and the maximum growth temperature TM acceptable for carrying out recrystallization annealing according to the invention.

Description détaillée Detailed description

Comme on l’a dit, on appellera TDCA la température à laquelle débute le processus de croissance anormale (C.A.). La TDCA est donc légèrement supérieure à la température la plus élevée de croissance normale TM, la croissance normale étant celle qui permet de développer dans un alliage donné la composante de texture Cube et seulement celle-ci. Les phénomènes de transformation de microstructure peuvent se résumer comme dans la figure 1. As mentioned, the temperature at which the abnormal growth process (A.C.) begins will be called TDCA. The TDCA is therefore slightly higher than the highest normal growth temperature TM, normal growth being that which allows the Cube texture component and only this to develop in a given alloy. The microstructure transformation phenomena can be summarized as in Figure 1.

La figure 1 représente schématiquement, pour un alliage de composition Fe- 50%Ni en poids, la manière dont la microstructure, en particulier la taille de grain (qui est, dans le cas considéré, initialement inférieure à 1 pm), se transforme au cours d’un recuit de recristallisation, en fonction de l’augmentation de la température. Entre environ 600 et 700°C, on se trouve dans le domaine où a lieu la recristallisation primaire, la taille des grains augmentant jusque vers 5 pm environ. Entre 700 et 1000°C environ a lieu la croissance normale des grains, pendant laquelle la taille des grains augmente jusqu’à une vingtaine de pm environ et la texture Cube s’accentue (NB : cette transition recristallisation/croissance normale vers 700°C serait aussi constatée de façon similaire pour toutes les autres compositions concernées par l’invention). Puis, au-delà de 1000°C environ (c’est-à-dire au-delà de la TDCA de l’alliage considéré, qui dépend non seulement de la composition de l’alliage, mais aussi du taux de déformation à froid TR subi lors du laminage à froid) a lieu la croissance anormale, pendant laquelle la taille des grains augmente fortement et la texture Cube est détruite progressivement. On sait, par ailleurs, que la texture Cube se développe d’autant plus facilement dans les alliages Fe-Ni austénitiques que le taux de déformation à froid global TR est élevé. Il doit typiquement être d’au moins 90%, mieux au moins 95%, entre l’épaisseur finale de laminage à chaud 6LAC et l’épaisseur finale ef de laminage à froid. Figure 1 schematically represents, for an alloy of composition Fe- 50%Ni by weight, the way in which the microstructure, in particular the grain size (which is, in the case considered, initially less than 1 pm), is transformed during a recrystallization annealing, as a function of the increase in temperature. Between approximately 600 and 700°C, we are in the region where primary recrystallization takes place, the grain size increasing to approximately 5 pm. Between approximately 700 and 1000°C, normal grain growth takes place, during which the grain size increases to approximately twenty pm and the Cube texture becomes more pronounced (NB: this recrystallization/normal growth transition around 700°C would also be observed in a similar manner for all the other compositions concerned by the invention). Then, beyond about 1000°C (i.e. beyond the TDCA of the alloy considered, which depends not only on the composition of the alloy, but also on the cold deformation rate TR undergone during cold rolling) abnormal growth takes place, during which the grain size increases sharply and the Cube texture is progressively destroyed. It is also known that the Cube texture develops more easily in austenitic Fe-Ni alloys when the overall cold deformation rate TR is high. It must typically be at least 90%, better at least 95%, between the final hot rolling thickness 6LAC and the final cold rolling thickness ef.

De préférence, aucun recuit de recristallisation ne doit survenir entre le laminage à chaud et la dernière étape de laminage à froid, sinon il y a un risque important de ne pas obtenir le taux de réduction (écrouissage) suffisant pour permettre le développement de la texture Cube très accusée. Mais au moins un recuit intermédiaire sans recristallisation, effectué entre deux étapes de laminage à froid, et/ou entre le laminage à chaud et le premier laminage à froid, peut être favorable au développement de la texture Cube. Preferably, no recrystallization annealing should occur between hot rolling and the last cold rolling step, otherwise there is a significant risk of not obtaining the reduction rate (work hardening) sufficient to allow the development of the very pronounced Cube texture. But at least one intermediate annealing without recrystallization, carried out between two cold rolling steps, and/or between hot rolling and the first cold rolling, can be favorable to the development of the Cube texture.

Effectuer un recuit intermédiaire avec recristallisation n’est, cependant, pas complètement à exclure, pourvu qu’il s’insère dans un processus prévoyant, après ce recuit intermédiaire avec recristallisation, un taux de réduction cumulé des étapes de laminage à froid qui suivent très élevé, d’au moins 90%, de préférence au moins 95%. Cela impose donc, en général, que ce recuit intermédiaire avec recristallisation soit réalisé à un stade très précoce du laminage à froid, c’est-à-dire alors que le produit se trouve encore à une épaisseur proche de celle qu’il avait à l’issue du laminage à chaud. Carrying out an intermediate annealing with recrystallization is, however, not completely to be excluded, provided that it is part of a process which provides, after this intermediate annealing with recrystallization, a very high cumulative reduction rate of the following cold rolling stages, of at least 90%, preferably at least 95%. This therefore requires, in general, that this intermediate annealing with recrystallization be carried out at a very early stage of the cold rolling, that is to say when the product is still at a thickness close to that which it had at the end of the hot rolling.

Un ou plusieurs recuits de restauration insérés entre deux étapes de laminage à froid est/sont, en revanche, favorable(s) à l’intensification de la texture Cube, surtout lorsque des éléments abaissant l’énergie de défaut d’empilement, comme Mo, sont présents dans l’acier. Ce qu’il faut est que, si on effectue également un recuit intermédiaire de recristallisation, celui-ci ait lieu avant le premier recuit intermédiaire de restauration, sinon le recuit de restauration est inutile. One or more restoration anneals inserted between two cold rolling stages is/are, on the other hand, favorable to the intensification of the Cube texture, especially when elements lowering the stacking fault energy, such as Mo, are present in the steel. What is necessary is that, if an intermediate recrystallization anneal is also carried out, this takes place before the first intermediate restoration anneal, otherwise the restoration anneal is useless.

Comme cela est classique, la formule de calcul du taux de réduction global TR au laminage à froid, indépendamment du nombre d’étapes de laminage à froid qui est utilisé pour y parvenir, est : As is conventional, the formula for calculating the overall reduction ratio TR in cold rolling, regardless of the number of cold rolling stages used to achieve it, is:

TR global (en %) = 100.(ei_Ac- ef)/ei_Ac. où ei_Ac et ef sont respectivement les épaisseurs de fin de laminage à chaud, et de fin de laminage à froid. Overall TR (in %) = 100.(ei_Ac- ef)/ei_Ac. where ei_Ac and ef are respectively the thicknesses at the end of hot rolling and at the end of cold rolling.

Dans les procédés industriels habituels de transformation à chaud pour matériaux plats, on obtient couramment des 6LAC comprises entre 2 et 8 mm, de préférence de 2 à 5 mm. L’application d’un taux de réduction TR global de 90% permet de faire émerger, après un recuit final vers 950-1000°C, une texture Cube très majoritaire pour une épaisseur finale ef de 0,2 à 0,8 mm. Ainsi on peut voir sur des figures de pôle que dans l’état recristallisé, à partir de 77% de taux de réduction, les pôles de la texture Cube {100}<001> deviennent bien visibles. Pour une réduction de 77% il y a d’autres pôles marqués, c’est à dire d’autres composantes de texture, donc la composante de texture Cube est loin d’être ultra-majoritaire. A 95% de réduction, la composante Cube est cette fois très majoritaire, mais il reste encore une petite composante minoritaire de macle et il est clair qu’on est encore loin des 99% en surface de grains Cube. In the usual industrial hot transformation processes for flat materials, 6LACs of between 2 and 8 mm, preferably 2 to 5 mm, are commonly obtained. The application of an overall reduction rate TR of 90% allows the emergence, after a final annealing at around 950-1000°C, of a very predominant Cube texture for a final thickness ef of 0.2 to 0.8 mm. Thus, we can see on pole figures that in the recrystallized state, from 77% reduction rate, the poles of the Cube texture {100}<001> become clearly visible. For a reduction of 77% there are other poles marked, that is to say other texture components, so the Cube texture component is far from being ultra-majority. At 95% reduction, the Cube component is this time very majority, but there still remains a small minority twin component and it is clear that we are still far from 99% on the surface of Cube grains.

Avec 90-95% de taux de réduction TR global il est bien connu que le métal, bien que très majoritairement en texture Cube, d’une part contient au moins quelques % (surfaciques ou volumiques) d’orientations cristallographiques très différentes de la texture Cube, comme l’orientation de macle, d’autre part présente une composante de texture Cube de désorientation moyenne bien supérieure à 4°, typiquement de l’ordre de 10°. With 90-95% overall TR reduction rate it is well known that the metal, although very predominantly in Cube texture, on the one hand contains at least a few % (surface or volume) of crystallographic orientations very different from the Cube texture, such as the twin orientation, on the other hand presents a Cube texture component of average disorientation well above 4°, typically of the order of 10°.

On rappelle que l’homme du métier appelle « désorientation » coi d’une orientation cristallographique (O.C.) (hi ki )[ui vi wi] appartenant à une composante de texture {hkl}<uvw>, d’orientation idéale (hokolo)[uovowo], l’écart angulaire entre les directions [U1V1W1] et [uovowo] (vecteurs dont les coordonnées se réfèrent au repère cristallographique de chaque O.C., et qui par définition sont parallèles tous à DL dans le repère de la tôle). On appelle « désorientation moyenne » d’une composante de texture, la moyenne arithmétique des désorientations coi de chaque cristal de la composante vis-à- vis de l’orientation idéale. It is recalled that the person skilled in the art calls "disorientation" coi of a crystallographic orientation (O.C.) (hi ki )[ui vi wi] belonging to a texture component {hkl}<uvw>, of ideal orientation (hokolo)[uovowo], the angular difference between the directions [U1V1W1] and [uovowo] (vectors whose coordinates refer to the crystallographic reference frame of each O.C., and which by definition are all parallel to DL in the reference frame of the sheet). The "average disorientation" of a texture component is called the arithmetic mean of the disorientations coi of each crystal of the component with respect to the ideal orientation.

Pour le calcul de la fraction surfacique (ou volumique) de l’orientation Cube, une dispersion de 10,0° est utilisée dans le but de montrer le rôle positif de certains éléments d’addition sur l’hypertexturation, l’idéal étant d’obtenir la totalité des grains d’une microstructure dans cette dispersion afin de se rapprocher du monocristal. For the calculation of the surface (or volume) fraction of the Cube orientation, a dispersion of 10.0° is used in order to show the positive role of certain addition elements on hypertexturing, the ideal being to obtain all the grains of a microstructure in this dispersion in order to approach the single crystal.

Dans ce cas habituel de 90-95% de taux de réduction TR global, la texture n’atteint pas le but visé et elle est beaucoup trop imparfaite pour satisfaire nombre des applications visées (substrats de supraconducteurs, circuits magnétiques d’amplificateurs magnétiques ou de régulateurs de tension, substrats pour Si pour photovoltaïque...). In this usual case of 90-95% overall TR reduction rate, the texture does not achieve the intended goal and is much too imperfect to satisfy many of the intended applications (superconductor substrates, magnetic circuits for magnetic amplifiers or voltage regulators, substrates for Si for photovoltaics, etc.).

On sait que l’accroissement de la différence d’énergie stockée (force motrice de la recristallisation) entre la texture Cube et les autres composantes de texture dans l’état déformé, développe la composante de texture Cube, celle-ci ayant l’énergie la plus faible. Cet accroissement est facilement accessible par des taux de déformation de laminage à froid TR élevés, c’est à dire très supérieurs à 90%, typiquement de 98%, soit donc pour des épaisseurs de bande inférieures à 0,02-0,07 mm ce qui est très bas pour les produits laminés à froid, et surtout pour certaines applications. It is known that the increase in the stored energy difference (driving force for recrystallization) between the Cube texture and the other texture components in the deformed state, develops the Cube texture component, the latter having the lowest energy. This increase is easily accessible by high cold rolling strain rates TR, i.e. much higher than 90%, typically 98%, i.e. for strip thicknesses lower than 0.02-0.07 mm which is very low for cold rolled products, and especially for certain applications.

En effet peu d’applications nécessitent de si faibles épaisseurs. Au contraire, les substrats de silicium pour photovoltaïque ont besoin de plus fortes épaisseurs (0,2 mm par exemple) pour assurer une certaine rigidité. Il en est de même pour les substrats de supraconducteurs. Seuls les substrats d’OLED peuvent être intéressés. Les transformateurs à noyau magnétique en FeNi de texture Cube en pièces découpées (en forme de E, de I, de C...) nécessitent typiquement des épaisseurs de 0,2 mm. De forts taux de réduction TR global ne sont donc pas suffisants pour obtenir une hypertexture adéquate aux épaisseurs principalement visées de 0,08 à 0,25 mm, correspondant à la majorité des applications actuelles. Indeed, few applications require such low thicknesses. On the contrary, silicon substrates for photovoltaics require greater thicknesses (0.2 mm for example) to ensure a certain rigidity. The same is true for substrates for superconductors. Only OLED substrates may be of interest. Cube-textured FeNi magnetic core transformers in cut pieces (E-shaped, I-shaped, C-shaped, etc.) typically require thicknesses of 0.2 mm. High overall TR reduction rates are therefore not sufficient to achieve adequate hypertexture at the mainly targeted thicknesses of 0.08 to 0.25 mm, corresponding to the majority of current applications.

L’augmentation de la température de recuit final accroit toujours l’acuité et la fraction volumique (ou surfacique) de la composante de texture Cube. Elle peut passer de, typiquement, 90% à plus de 98%, lorsque de forts taux d’écrouissage sont appliqués. Deux possibilités s’offrent alors : soit on effectue un recuit à une température élevée sous gaz réducteur tel que H2 ; mais alors, comme vu sur la figure 1, il apparaît une croissance anormale à partir, typiquement, de 1000°C dans l’exemple considéré, ce qui limite donc significativement la plage d’amélioration de la composante de texture Cube qui s’effectuerait par la baisse de la désorientation moyenne et la consommation des macles (donc par la hausse de la fraction volumique ou surfacique de la texture Cube) et d’autres orientations cristallographiques ; soit on effectue un recuit à température élevée sous gaz neutre, tel que Ar, et alors la croissance de grain normale de la composante Cube peut être poursuivie jusqu’à 1100 ou 1200°C sans apparition de la croissance anormale ; mais dans ce cas, et malgré toutes les précautions poussées (purification du gaz neutre, utilisation d’un « getter » pour capter l’oxygène de façon privilégiée par rapport au produit traité...) que l’on peut prendre pour rendre l’atmosphère de recuit exempte d’oxygène ou de vapeur d’eau, la surface du métal s’oxyde significativement à haute température, rendant la surface du matériau impropre à certaines utilisations privilégiées du matériau ; et même l’oxydation intergranulaire du matériau peut le rendre inapte à ces mêmes utilisations privilégiées, ou à d’autres utilisations qui requièrent des propriétés magnétiques (Hc, p, pertes magnétiques) élevées. Increasing the final annealing temperature always increases the sharpness and the volume (or surface) fraction of the Cube texture component. It can go from, typically, 90% to more than 98%, when high work hardening rates are applied. Two possibilities are then available: either annealing is carried out at a high temperature under a reducing gas such as H2; but then, as seen in Figure 1, abnormal growth appears from, typically, 1000°C in the example considered, which therefore significantly limits the range of improvement of the Cube texture component which would be achieved by the reduction of the average disorientation and the consumption of twins (therefore by the increase of the volume or surface fraction of the Cube texture) and other crystallographic orientations; or annealing is carried out at high temperature under neutral gas, such as Ar, and then the normal grain growth of the Cube component can be continued up to 1100 or 1200°C without the appearance of abnormal growth; but in this case, and despite all the careful precautions (purification of the neutral gas, use of a "getter" to capture oxygen in a preferential manner compared to the treated product, etc.) that can be taken to make the annealing atmosphere free of oxygen or water vapor, the surface of the metal oxidizes significantly at high temperature, making the surface of the material unsuitable for certain preferred uses of the material; and even the intergranular oxidation of the material can make it unsuitable for these same preferred uses, or for other uses which require high magnetic properties (Hc, p, magnetic losses).

L’augmentation de température de recuit final n’est donc pas, au moins à elle seule, adéquate pour la plupart des applications. The final annealing temperature increase is therefore not, at least on its own, adequate for most applications.

Les inventeurs ont découvert, de façon inattendue, que la concomitance sur des alliages base Fe-Ni ou base Nickel austénitiques : The inventors discovered, unexpectedly, that the coincidence on Fe-Ni or austenitic Nickel-based alloys:

- d’un fort taux de réduction au laminage à froid TR global (typiquement > 90%, de préférence > 95%), de préférence sans recuit intermédiaire de recristallisation partielle ou totale ; - de la présence de plusieurs dizaines de ppm de S + Se + Te, à savoir entre 20 et 60 ppm (au-delà de 60 ppm, industriellement la transformation à chaud des lingots d’alliage ne serait pas possible sans difficultés), ainsi que la présence de plusieurs dizaines à centaines de ppm de Nb (10 à 5000 ppm), possiblement accompagné de certaines quantités maîtrisées d’éléments résiduels Ta, Al Ti, Hf, B ; - a high reduction rate during cold rolling TR overall (typically > 90%, preferably > 95%), preferably without intermediate annealing for partial or total recrystallization; - the presence of several tens of ppm of S + Se + Te, namely between 20 and 60 ppm (beyond 60 ppm, industrially the hot transformation of alloy ingots would not be possible without difficulties), as well as the presence of several tens to hundreds of ppm of Nb (10 to 5000 ppm), possibly accompanied by certain controlled quantities of residual elements Ta, Al Ti, Hf, B;

- la tolérance d’une présence seulement très limitée de Zr + Hf, à savoir moins de 500 pm (de préférence < 100ppm) ; permet d’obtenir : - the tolerance of only a very limited presence of Zr + Hf, namely less than 500 pm (preferably < 100 ppm); allows to obtain:

- au moins 99,0% de fraction surfacique, de préférence au moins 99,5%, de grains d’orientation Cube, à savoir comme appartenant à une composante de texture {100}<001> avec moins de 10,0° de désorientation par rapport à l’orientation idéale (010)[100] ; - at least 99.0% surface fraction, preferably at least 99.5%, of Cube orientation grains, namely as belonging to a {100}<001> texture component with less than 10.0° of misorientation relative to the ideal (010)[100] orientation;

- au plus 4,0° de désorientation moyenne œ (moyenne de la distribution des angles entre les axes <100> des cristaux de la distribution et la direction DL, qui est aussi l’axe [100] de l’orientation idéale CUBE (010[010]) des grains de la composante de texture Cube {100}<001> ; - at most 4.0° of average disorientation œ (average of the distribution of angles between the <100> axes of the crystals of the distribution and the DL direction, which is also the [100] axis of the ideal orientation CUBE (010[010]) of the grains of the Cube texture component {100}<001>;

- une température de début de croissance anormale d’au moins 1030°C, afin de rendre compatible la production de tels matériaux hypertexturés avec les incertitudes de réglage et les non-uniformités de température des fours industriels, tout en garantissant d’atteindre le développement suffisant de la composante de texture Cube à un niveau très élevé (fraction > 99,5%, œ < 4,0°). - an abnormal growth start temperature of at least 1030°C, in order to make the production of such hypertextured materials compatible with the adjustment uncertainties and temperature non-uniformities of industrial furnaces, while ensuring that sufficient development of the Cube texture component is achieved at a very high level (fraction > 99.5%, œ < 4.0°).

Avec une telle découverte surprenante, s’appuyant sur la présence, avec des teneurs limitées et bien choisies, d’éléments très minoritaires (S, Nb, Ti, Al, B) dans les alliages Fe-Ni austénitiques très écrouis, on peut maintenant à l’échelle industrielle développer, lors d’un recuit final en vase clos (aussi appelé « recuit statique ») autour de 1000°C, une hypertexture Cube à près de 100% de grains Cube ayant une très faible désorientation moyenne œ, et qui est donc particulièrement propice pour des applications d’épitaxie sur substrat, de basse magnétostriction apparente ou encore de cycle d’hystérésis rectangulaire. With such a surprising discovery, based on the presence, with limited and well-chosen contents, of very minor elements (S, Nb, Ti, Al, B) in very hardened austenitic Fe-Ni alloys, it is now possible on an industrial scale to develop, during a final annealing in a closed vessel (also called "static annealing") around 1000°C, a Cube hypertexture with almost 100% Cube grains having a very low average misorientation œ, and which is therefore particularly suitable for applications of epitaxy on substrate, low apparent magnetostriction or even rectangular hysteresis cycle.

Concernant les propriétés magnétiques, comme on vient de le dire, une des applications visées est le cycle d’hystérésis rectangulaire, qui s’applique à un amplificateur magnétique ou à un transformateur bas bruit, par exemple. Dans ce cas, un autre bon contrôle (cette fois indirect) de la qualité de la texture Cube est l’examen des valeurs du champ coercitif Hc et du champ rémanent Br. Plus la texture Cube approche des 100%, et plus elle est faiblement désorientée, plus Br est élevé et Hc faible. Plus on se rapproche d’un « bon » recuit texturant, c’est à dire très proche de TM et en évitant le début de croissance anormale, plus la désorientation moyenne de la texture Cube est faible par grossissement des grains Cube, et plus Hc est faible. Dans ces conditions, plus les pertes magnétiques seront faibles (transformateur, amplificateur). Concerning the magnetic properties, as just mentioned, one of the targeted applications is the rectangular hysteresis cycle, which applies to a magnetic amplifier or a low-noise transformer, for example. In this case, another good control (this time indirect) of the quality of the Cube texture is the examination of the values of the coercive field Hc and the remanent field Br. The closer the Cube texture approaches 100%, and the more it is weakly disoriented, the higher Br is and the lower Hc. The closer we get to a "good" texturizing annealing, that is to say very close to TM and avoiding the the beginning of abnormal growth, the lower the average disorientation of the Cube texture by enlargement of the Cube grains, and the lower Hc. Under these conditions, the lower the magnetic losses will be (transformer, amplifier).

A noter que la valeur de Hc est fortement dépendante de la taille de grain TG. Plus TG croît, plus Hc diminue, donc la croissance anormale fait, notamment, beaucoup diminuer Hc. Il ne faut donc pas dire que l’on recherche systématiquement le Hc le plus bas possible. En réalité on recherche le Hc le plus bas avec 100% de grains Cube : c’est ce que permet la croissance normale des seuls grains Cube jusque vers 1000-1020°C, se superposant avec une réduction de la désorientation moyenne de texture. La désorientation moyenne de texture est, d’ailleurs, un autre facteur diminuant le Hc. Note that the Hc value is strongly dependent on the TG grain size. The more TG increases, the more Hc decreases, so abnormal growth, in particular, significantly reduces Hc. It should therefore not be said that we systematically seek the lowest possible Hc. In reality, we seek the lowest Hc with 100% Cube grains: this is what normal growth of only Cube grains allows up to around 1000-1020°C, overlapping with a reduction in the average texture misorientation. The average texture misorientation is, moreover, another factor reducing Hc.

On va d’abord détailler les raisons qui ont conduit les inventeurs à choisir les alliages qui sont un des éléments de l’invention. We will first detail the reasons which led the inventors to choose the alloys which are one of the elements of the invention.

Toutes les teneurs sont données en % pondéraux. All contents are given in % by weight.

Quand on parle de « traces » d’un élément donné, il faut comprendre que cet élément peut ne pas être ajouté volontairement et qu’il peut être absent, ou que sa présence éventuelle, si elle est détectée par les moyens d’analyse (à tort ou à raison selon la précision des instruments), ne résulte alors que de la fusion des matières premières utilisées lors de l’élaboration de l’alliage et des éventuelles contaminations de l’alliage par l’environnement lors de l’élaboration (atmosphère, réfractaires des récipients d’élaboration, laitier...). When we speak of "traces" of a given element, we must understand that this element may not be added voluntarily and that it may be absent, or that its possible presence, if it is detected by the means of analysis (rightly or wrongly depending on the precision of the instruments), then only results from the fusion of the raw materials used during the production of the alloy and from possible contamination of the alloy by the environment during production (atmosphere, refractories of the production containers, slag, etc.).

Les alliages utilisés dans l’invention sont des matériaux austénitiques : alliages Fe- Ni ou alliages base Nickel, d’un type général connu pour fournir une forte composante de texture Cube après un fort écrouissage (au moins 90%, typiquement) et un recuit à température assez élevée, tant que la croissance anormale ne se déclenche pas. Les alliages de l’invention contiennent donc au moins 30% de Ni pour que le matériau soit austénitique. Au-delà de 60% de Ni, la texturation apporte, toutefois, beaucoup moins d’avantages en termes de propriétés d’usage, car les constantes électromagnétiques (magnétocristallines et magnétostriction) des FeNi à haut Ni deviennent de toute façon faibles et l’hypertexturation ne présente plus d’intérêt. Et, de plus, cette faiblesse des constantes est obtenue au prix d’un coût matière élevé et fluctuant (dû au Ni), dont l’invention permet de s’affranchir. La teneur en Ni est donc limitée à la gamme 30-60%. The alloys used in the invention are austenitic materials: Fe-Ni alloys or Nickel-based alloys, of a general type known to provide a strong Cube texture component after strong work hardening (at least 90%, typically) and annealing at a fairly high temperature, as long as abnormal growth does not occur. The alloys of the invention therefore contain at least 30% Ni for the material to be austenitic. Beyond 60% Ni, texturing provides, however, much less advantage in terms of usage properties, because the electromagnetic constants (magnetocrystalline and magnetostriction) of high-Ni FeNi become low anyway and hypertexturing is no longer of interest. And, moreover, this low constants are obtained at the cost of a high and fluctuating material cost (due to Ni), which the invention makes it possible to overcome. The Ni content is therefore limited to the 30-60% range.

Co ne change pas le comportement austénitique du Fe-Ni, ni son énergie de défaut d’empilement. Co peut accroitre l’aimantation à saturation pour les alliages à 30 à 35% de Ni, mais coûte beaucoup plus cher que Ni : sa présence au-delà de traces résultant de l’élaboration n’est pas indispensable, et son addition éventuelle est limitée à 10%, sans que cela gêne la capacité d’hypertexturation Cube. Mn peut être ajouté jusqu’à 3% sans trop réduire l’énergie de défaut d’empilement ou l’aimantation à saturation Jsat. Au-delà de 3% de Mn, la capacité de texturation Cube peut se dégrader, et Mn ne fait que diluer encore plus les moments magnétiques de Fe et Ni. Il peut n’être présent qu’à l’état de traces. Co does not change the austenitic behavior of Fe-Ni, nor its stacking fault energy. Co can increase the saturation magnetization for alloys with 30 to 35% Ni, but is much more expensive than Ni: its presence beyond traces resulting from the elaboration is not essential, and its possible addition is limited to 10%, without this hindering the Cube hypertexturing capacity. Mn can be added up to 3% without significantly reducing the stacking fault energy or the saturation magnetization J sa t. Beyond 3% Mn, Cube texturizing ability may degrade, and Mn only further dilutes the magnetic moments of Fe and Ni. It may be present only in trace amounts.

Cu est connu pour accroitre l’aimantation à saturation Jsat des alliages Fe-30 à 35% de Ni tandis qu’il ne modifie pas du tout l’énergie de défaut d’empilement. Donc, il permet de conserver la même capacité d’hypertexturation Cube. En revanche il dilue le magnétisme des alliages à plus de 35% de Ni et provoque une précipitation de phases riches en Cu, précipitation qui devient significativement dégradante magnétiquement à partir de 10% de Cu. On limite donc l’addition éventuelle de Cu à 10%, et Cu peut n’être présent qu’à l’état de traces. Cu is known to increase the saturation magnetization J sa t of Fe-30 alloys containing 35% Ni while it does not modify the stacking fault energy at all. Therefore, it allows to maintain the same Cube hypertexturing capacity. On the other hand, it dilutes the magnetism of alloys containing more than 35% Ni and causes precipitation of Cu-rich phases, precipitation which becomes significantly magnetically degrading from 10% Cu. Therefore, the possible addition of Cu is limited to 10%, and Cu may only be present in trace amounts.

Mo, W, V et Cr dégradent fortement l’énergie de défaut d’empilement des alliages base Ni, donc leur capacité d’hypertexturation Cube. Cr améliore la tenue à la corrosion. Mo, W, V sont des éléments du même ordre de prix que le Ni. Mo, W, V et Cr dégradent l’aimantation à saturation Jsat (dilution du magnétisme), mais ils accroissent la résistivité électrique (permettant donc la réduction des pertes magnétiques par courants induits). Un bon compromis entre ces influences favorables et défavorables est de limiter le total Mo + W + Cr + V à 10%, lorsque l’un au moins de ces éléments facultatifs est présent au-delà de traces résultant de l’élaboration. Mo, W, V and Cr significantly degrade the stacking fault energy of Ni-based alloys, hence their Cube hypertexturing capacity. Cr improves corrosion resistance. Mo, W, V are elements of the same price range as Ni. Mo, W, V and Cr degrade the saturation magnetization J sa t (dilution of magnetism), but they increase the electrical resistivity (thus allowing the reduction of magnetic losses by induced currents). A good compromise between these favorable and unfavorable influences is to limit the total Mo + W + Cr + V to 10%, when at least one of these optional elements is present beyond traces resulting from the elaboration.

Si peut servir de désoxydant lors de l’élaboration de l’alliage. Mais il diminue Jsat, et accroit la résistivité électrique. Il n’y a donc pas lieu d’ajouter une quantité importante de Si si les applications du produit final ne provoquent pas de courants induits. On limite la teneur en Si dans l’alliage à 4%, et il peut n’être présent qu’à l’état de traces. Si can be used as a deoxidizer during alloy production. However, it decreases J sa t and increases electrical resistivity. Therefore, there is no need to add a significant amount of Si if the final product applications do not cause induced currents. The Si content in the alloy is limited to 4%, and it may be present only in trace amounts.

C est un désoxydant efficace lors de l’élaboration, si celle-ci a lieu sous vide comme cela est préférable, mais il peut être remplacé par Si ou Al (par exemple) pour cet usage, avec le risque de créer des inclusions oxydées non souhaitables pour les propriétés mécaniques des produits finaux et l’aptitude du métal à subir de très forts taux de réduction au laminage à froid, et qu’il ne sera pas toujours aisé d’éliminer pendant l’élaboration. C peut aussi causer du vieillissement magnétique par précipitation de carbures. It is an effective deoxidizer during processing, if this takes place under vacuum as is preferable, but it can be replaced by Si or Al (for example) for this use, with the risk of creating oxidized inclusions which are undesirable for the mechanical properties of the final products and the ability of the metal to undergo very high reduction rates during cold rolling, and which will not always be easy to eliminate during processing. It can also cause magnetic aging by precipitation of carbides.

Il peut n’être présent dans le produit final que sous forme de traces, notamment après décarburation. On peut cependant accepter un minimum de 30 ppm, de préférence 50 ppm, de C résiduel résultant de la décarburation. La teneur minimale de 50 ppm est préférable pour des raisons pratiques et économiques, car elle ne nécessite pas une décarburation trop poussée, et donc coûteuse, du métal liquide. Décarburer le métal liquide d’une façon plus poussée que moins de 50 ppm (si cette teneur ou une teneur plus basse n’est pas déjà obtenue sans action particulière) n’apporterait pas assurément un gain de qualité magnétique ou métallurgique qui justifierait les coûts supplémentaires nécessaires. It may only be present in the final product in trace amounts, especially after decarburization. However, a minimum of 30 ppm, preferably 50 ppm, of residual C resulting from decarburization can be accepted. The minimum content of 50 ppm is preferable for practical and economic reasons, as it does not require excessively extensive, and therefore costly, decarburization of the liquid metal. Decarburize the liquid metal to a greater extent than less than 50 ppm (if this content or a higher content low is not already obtained without special action) would certainly not bring a gain in magnetic or metallurgical quality which would justify the additional costs required.

Il faut limiter la teneur en C à au plus 500 ppm, de préférence au plus 200 ppm, mieux au plus 150 ppm, pour éviter la précipitation de carbures. The C content should be limited to no more than 500 ppm, preferably no more than 200 ppm, and better still no more than 150 ppm, to avoid the precipitation of carbides.

Il doit être entendu que pour C, les limites inférieures préférées et les limites supérieures préférées sont indépendantes les unes des autres. Autrement dit, il faut, de façon générale, que traces < C < 500 ppm, avec, de préférence 30 ppm < C, mieux 50 ppm < C ; et, de préférence, C < 200 ppm, mieux C < 150 ppm. It should be understood that for C, the preferred lower limits and the preferred upper limits are independent of each other. In other words, it is generally necessary that traces < C < 500 ppm, with, preferably 30 ppm < C, better 50 ppm < C; and, preferably, C < 200 ppm, better C < 150 ppm.

La présence de petites quantités de Zr ou de Hf dégrade la désorientation moyenne œ de la texture Cube, de l’ordre de 10 à 20% dès 200 ppm de Zr + Hf. Mais Hf et Zr sont par ailleurs de forts inhibiteurs, permettant de retarder significativement le démarrage de la croissance anormale destructrice de la texture Cube ; comme les éléments Zr ou Hf peuvent être combinés à des éléments comme S, il peut être intéressant d’ajouter une quantité importante de ces éléments selon la stabilité en température recherchée de la texture Cube. Cependant comme on recherche un haut niveau d’hypertexturation, on veille à limiter Zr + Hf à < 500 ppm, de préférence au plus 100 ppm. The presence of small amounts of Zr or Hf degrades the average disorientation œ of the Cube texture, of the order of 10 to 20% from 200 ppm of Zr + Hf. But Hf and Zr are also strong inhibitors, making it possible to significantly delay the start of the abnormal growth destructive to the Cube texture; as the elements Zr or Hf can be combined with elements such as S, it may be interesting to add a significant quantity of these elements depending on the desired temperature stability of the Cube texture. However, as we are looking for a high level of hypertexturation, we are careful to limit Zr + Hf to < 500 ppm, preferably at most 100 ppm.

S est notoirement connu pour endommager gravement le métal lors de la transformation à chaud, typiquement entre 700 et 1100°C. Pour des teneurs d’au plus 60 ppm de S, on parvient à réduire cette fragilité à un niveau suffisant pour la transformation à chaud industrielle par des additions très préférées de 0,3 à 0,5% de Mn (la précipitation en MnS d’au moins 90% du S ne laisse que peu d’atomes de S libres pour fragiliser le métal aux joints de grains). Mais à partir de 60 ppm de S, même avec une addition de Mn de cet ordre, le S libre aux joints de grains devient suffisant pour fragiliser industriellement le métal entre 700 et 1100°C, voire 1200°C, rendant la production difficile lors de la mise en forme à chaud. L’invention situe le maximum de S tolérable à 60 ppm. S is notoriously known to seriously damage the metal during hot forming, typically between 700 and 1100°C. For contents of at most 60 ppm of S, this brittleness can be reduced to a level sufficient for industrial hot forming by very preferred additions of 0.3 to 0.5% of Mn (the precipitation of at least 90% of the S in MnS leaves only a few free S atoms to embrittle the metal at the grain boundaries). But from 60 ppm of S, even with an addition of Mn of this order, the free S at the grain boundaries becomes sufficient to industrially embrittle the metal between 700 and 1100°C, or even 1200°C, making production difficult during hot forming. The invention places the maximum tolerable S at 60 ppm.

Cependant, les inventeurs ont découvert que non seulement il faut un minimum de 20 ppm de S pour obtenir une hypertexturation Cube telle que requise par l’invention, à savoir une fraction volumique ou surfacique de texture Cube > 99,0%, mieux > 99,5%, et une désorientation moyenne œ < 4,0°, et aussi que cette condition nécessaire n’est pas suffisante. However, the inventors have discovered that not only is a minimum of 20 ppm of S required to obtain Cube hypertexturing as required by the invention, namely a volume or surface fraction of Cube texture > 99.0%, better > 99.5%, and an average misorientation œ < 4.0°, and also that this necessary condition is not sufficient.

Par ailleurs, Se et Te ont les mêmes effets que S, et on doit raisonner non sur la teneur en S prise isolément, mais sur le total S + Se + Te. Il doit donc être compris entre 20 et 60 ppm. Il faut nécessairement aussi une addition d’au moins 0,01% de Nb (et/ou d’autres éléments d’effet similaire, voir plus loin) pour avoir à la fois cette hypertexturation et une croissance anormale débutant au-delà de 1030°C. Furthermore, Se and Te have the same effects as S, and we must reason not on the S content taken in isolation, but on the total S + Se + Te. It must therefore be between 20 and 60 ppm. It is also necessary to add at least 0.01% Nb (and/or other elements with a similar effect, see below) to have both this hypertexturation and abnormal growth starting above 1030°C.

Les inventeurs ont, en effet, découvert que Nb gêne le démarrage de la croissance anormale, qui débute alors à plus de 1030°C, ce qui permet ainsi de prolonger la croissance des grains de la texture Cube sur une plage de température plus grande, tout en permettant de réduire encore la désorientation moyenne œ. The inventors have, in fact, discovered that Nb hinders the start of abnormal growth, which then begins at more than 1030°C, which thus makes it possible to extend the growth of Cube texture grains over a wider temperature range, while further reducing the average disorientation œ.

Cependant, Nb est non seulement un inhibiteur de croissance de germes ou de grains, mais aussi un élément formant des précipités avec, par exemple, C (en formant des carbures NbC), ce qui dégrade la microstructure Cube et les propriétés magnétiques si la teneur en Nb est trop élevée, c’est-à-dire supérieure à 0,5%. However, Nb is not only a germ or grain growth inhibitor, but also a precipitate-forming element with, for example, C (forming NbC carbides), which degrades the Cube microstructure and magnetic properties if the Nb content is too high, i.e. above 0.5%.

Cependant, Nb peut être partiellement, voire totalement, remplacé de façon comparablement efficace par d’autres éléments : Ta, Hf, Al, Ti ou B. However, Nb can be partially, or even totally, replaced in a comparably efficient manner by other elements: Ta, Hf, Al, Ti or B.

En conséquence, on considère que, selon l’invention, c’est le total des teneurs en Nb, Ta, Hf, Al, Ti et B qui doit être compris entre 0,01 et 0,5%. Consequently, it is considered that, according to the invention, it is the total of the contents of Nb, Ta, Hf, Al, Ti and B which must be between 0.01 and 0.5%.

Par ailleurs, les teneurs individuelles en Al, Ti et B doivent être suffisamment faibles, comme indiqué ci-après. Furthermore, the individual contents of Al, Ti and B must be sufficiently low, as indicated below.

Al est limité à 0,02% pour éviter la formation d’oxydes, de nitrures, d’intermétalliques NisAI, et d’une couche diffusée riche en Al en surface du métal. Al is limited to 0.02% to avoid the formation of oxides, nitrides, NisAI intermetallics, and an Al-rich diffused layer on the surface of the metal.

Ti est limité à 0,06% pour éviter la formation de nitrures, d’oxydes, et d’intermétalliques NisTi. Ti is limited to 0.06% to avoid the formation of nitrides, oxides, and NisTi intermetallics.

B est limité à 0,06% pour éviter la formation de nitrures NB. B is limited to 0.06% to avoid the formation of NB nitrides.

Nb et Ta sont des atomes lourds qui gênent le déplacement des joints de grains. Al, Ti, B, qui ségrégent aux joints de grains assez facilement, peuvent aisément se transformer en nitrures, voire en oxydes, et piéger les joints de grains à forte désorientation. Nb and Ta are heavy atoms that hinder the movement of grain boundaries. Al, Ti, B, which segregate at grain boundaries quite easily, can easily transform into nitrides, or even oxides, and trap grain boundaries with strong misorientation.

L’alliage selon l’invention peut être produit par la succession d’étapes suivantes, avec de possibles variantes qui seront indiquées plus loin : The alloy according to the invention can be produced by the following succession of steps, with possible variants which will be indicated later:

- élaboration et coulée, en continu ou en lingot, puis transformation à chaud, d’un bloom ou d’une brame d’alliage, à savoir d’un demi-produit épais (quelques cm à quelques dizaines de cm d’épaisseur) d’un alliage de composition conforme à ce qui a été dit ; ce demi-produit peut aussi être obtenu par compactage et frittage, à partir de poudres des différents éléments d’alliage, ou d’une ou plusieurs poudres préalliées ; - production and casting, continuously or in ingot, then hot transformation, of a bloom or an alloy slab, namely a thick semi-finished product (a few cm to a few tens of cm thick) of an alloy of composition conforming to what has been said; this semi-finished product can also be obtained by compacting and sintering, from powders of the different alloying elements, or from one or more pre-alloyed powders;

- laminage à chaud du demi-produit jusqu’à l’obtention d’une bande de quelques mm d’épaisseur, après un réchauffage entre 1000 et 1300°C, de préférence entre 1100 et 1250°C ; l’épaisseur 6LAC après laminage à chaud est entre 4 et 10 mm, de préférence entre 4,5 et 8 mm ; le taux de réduction lors de ce laminage à chaud n’a pas d’importance, la microstructure et la texturation obtenues étant de toute façon complètement modifiées par la suite des opérations ; - hot rolling of the semi-finished product until a strip a few mm thick is obtained, after reheating to between 1000 and 1300°C, preferably between 1100 and 1250°C; the 6LAC thickness after hot rolling is between 4 and 10 mm, preferably between 4.5 and 8 mm; the reduction rate during this hot rolling is not important, the microstructure and texturing obtained being in any case completely modified by the subsequent operations;

- laminage à froid du demi-produit laminé à chaud entre l’épaisseur 6LAC et une épaisseur finale ef inférieure ou égale à 0,5 mm ; ce laminage à froid peut être effectué en une ou, de préférence, plusieurs étapes ; le taux de réduction TR global du laminage à froid entre 6LAC et ef est d’au moins 90%, mieux au moins 95% ; pour chacune des étapes prises isolément, le taux de réduction est, de préférence, d’au plus 20%, mieux d’au plus 15%, voire d’au plus 10% (on n’exclut pas que certaines étapes répondent à ces critères préférés et que les autres n’y répondent pas). En effet de faibles taux de réduction par passe sont préférables pour réduire encore la composante de cisaillement - et les textures liées - qui se développent en sous surface, et ainsi maximiser le développement de la texture Cube lors du recuit ultérieur ; on peut intercaler entre deux étapes de laminage à froid, un recuit intermédiaire de recristallisation à une température située typiquement entre 600 et 1000°C, pendant 30 s à 10 heures, typiquement 2 à 5 minutes en recuit au défilé et 1h à 5h en recuit statique, mais ce n’est pas toujours le mode opératoire le plus conseillé ; en effet, plus l’écrouissage est grand avant le recuit final de texturation, plus la texture Cube est intense, donc insérer un recuit intermédiaire de recristallisation tend à réduire l’écrouissage qui serait favorable avant le recuit final ; cependant si on introduit ce recuit intermédiaire de recristallisation aux premiers stades du laminage à froid, cela réduit peu l’écrouisssage avant recuit final, tandis que cela permet de « normaliser » industriellement la microstructure des différentes coulées avant un laminage à froid à fort écrouissage, donc de favoriser la reproductibilité des résultats à l’échelle industrielle ; on peut donc accepter d’exécuter un tel recuit intermédiaire de recristallisation entre deux étapes de laminage à froid, si l’expérience montre que son emplacement dans la chaîne d’opérations du procédé et ses conditions précises n’empêchent pas d’atteindre les objectifs visés en termes de texture du produit final ; de préférence on ajuste les paramètres des laminages et des traitements thermiques subis par l’alliage de manière à obtenir une microstructure à petits grains, c’est à dire de taille de grain moyenne < 50pm, avant le premier laminage à froid et/ou dans les premiers stades du laminage à froid ; typiquement cette taille de grains est à obtenir à un moment situé entre la fin du laminage à chaud (c’est-à-dire le moment où la bande a une épaisseur 6LAC) et un moment où la bande a une épaisseur d’au moins 1 mm ; on peut également intercaler, entre deux étapes de laminage à froid, un ou des recuit(s) intermédiaire(s) de restauration (typiquement entre 500 et 700°C, de durée 30 s à 24 heures selon le type de recuit (statique ou au défilé) et selon la température de recuit, mais en évitant impérativement la recristallisation du matériau, à toute épaisseur du laminage à froid ; on peut exécuter un tel recuit intermédiaire de restauration entre toutes les étapes de laminage à froid, ou seulement entre certaines d’entre elles ; mais s’il y a un recuit intermédiaire de recristallisation, le ou les recuits intermédiaires de restauration devront être effectués postérieurement à lui pour être efficaces ; - cold rolling of the hot-rolled semi-finished product between the thickness 6LAC and a final thickness ef less than or equal to 0.5 mm; this cold rolling can be carried out in one or, preferably, several stages; the overall reduction rate TR of the cold rolling between 6LAC and ef is at least 90%, better still at least 95%; for each of the stages taken in isolation, the reduction rate is preferably at most 20%, better still at most 15%, or even at most 10% (it is not excluded that certain stages meet these preferred criteria and that the others do not). Indeed, low reduction rates per pass are preferable to further reduce the shear component - and the related textures - which develop in the subsurface, and thus maximize the development of the Cube texture during the subsequent annealing; an intermediate recrystallization anneal can be inserted between two cold rolling stages at a temperature typically between 600 and 1000°C, for 30 s to 10 hours, typically 2 to 5 minutes in flow annealing and 1 hour to 5 hours in static annealing, but this is not always the most recommended operating method; in fact, the greater the work hardening before the final texturing annealing, the more intense the Cube texture, so inserting an intermediate recrystallization annealing tends to reduce the work hardening that would be favorable before the final annealing; however, if this intermediate recrystallization annealing is introduced in the early stages of cold rolling, this reduces the work hardening little before final annealing, while it allows the microstructure of the different castings to be "standardized" industrially before a cold rolling with strong work hardening, thus promoting the reproducibility of the results on an industrial scale; it is therefore acceptable to carry out such an intermediate recrystallization annealing between two cold rolling stages, if experience shows that its location in the process chain of operations and its precise conditions do not prevent the desired objectives in terms of texture of the final product from being achieved; preferably the parameters of the rolling and heat treatments undergone by the alloy are adjusted so as to obtain a microstructure with small grains, i.e. an average grain size < 50 pm, before the first cold rolling and/or in the early stages of cold rolling; typically this grain size is to be obtained at a time between the end of hot rolling (i.e. the time when the strip has a thickness of 6LAC) and a time when the strip has a thickness of at least 1 mm; it is also possible to insert, between two cold rolling stages, one or more intermediate restoration annealings (typically between 500 and 700°C, lasting 30 s to 24 hours depending on the type of annealing (static or on the flow) and depending on the annealing temperature, but absolutely avoiding the recrystallization of the material, at any thickness of the cold rolling; such an intermediate restoration annealing can be carried out between all the cold rolling stages, or only between some of them; but if there is an intermediate recrystallization annealing, the intermediate restoration annealing(s) must be carried out after it to be effective;

- de préférence, polissage mécanique et/ou décapage chimique de la surface de la bande, à une ou des étapes intermédiaires entre la fin du laminage à chaud et l’obtention de l’épaisseur finale du feuillard laminé à froid, en particulier et de préférence avant le début du laminage à froid ou avant le recuit intermédiaire de recristallisation, pour éliminer les incrustations et oxydes présents à la surface de la bande ; il doit être entendu que ce polissage et ce décapage n’ont ici que leurs fonctions habituelles d’amélioration de la qualité de surface, et sont sans influence sur les propriétés microstructurales visées pour le produit final ; - preferably, mechanical polishing and/or chemical pickling of the surface of the strip, at one or more intermediate stages between the end of hot rolling and obtaining the final thickness of the cold-rolled strip, in particular and preferably before the start of cold rolling or before the intermediate recrystallization annealing, to remove the incrustations and oxides present on the surface of the strip; it should be understood that this polishing and this pickling only have their usual functions of improving the surface quality, and have no influence on the microstructural properties targeted for the final product;

- découpe éventuelle des pièces de transformateur, de substrat, et de toute autre application dans la bande de métal finale issue du laminage à froid, de préférence par un moyen non mécanique (sans contact de la pièce avec un outil de découpe ou de formage) ; - possible cutting of transformer parts, substrate, and any other application in the final metal strip resulting from cold rolling, preferably by non-mechanical means (without contact of the part with a cutting or forming tool);

- traitement thermique final, en vase clos de préférence pour laisser à la texture le temps de se développer, ce traitement thermique final étant exécuté à une température ne permettant pas à la croissance anormale de démarrer, donc en-dessous de TM, et sous atmosphère réductrice, par exemple sous hydrogène. - final heat treatment, preferably in a closed container to allow the texture time to develop, this final heat treatment being carried out at a temperature which does not allow abnormal growth to start, therefore below TM, and in a reducing atmosphere, for example under hydrogen.

Comme ce sont les zones de découpe qui initient les premiers lieux de croissance anormale, on choisit de préférence un mode de découpe qui introduit le moins d’écrouissage local possible, comme la découpe par jet d’eau, la découpe laser, la découpe par électroérosion, plutôt qu’une découpe mécanique par cisaillage, estampage, poinçonnage, presse etc... Cela illustre encore notamment le besoin d’obtenir une température de début de croissance anormale TDCA suffisamment élevée en zone de cœur d’une plaque recristallisée, car la croissance anormale pourra débuter dans les zones de découpe, selon le mode de découpe, à partir de 10 à 50°C en dessous de cette température TDCA. As it is the cutting zones that initiate the first places of abnormal growth, we preferably choose a cutting method that introduces the least possible local work hardening, such as water jet cutting, laser cutting, electroerosion cutting, rather than mechanical cutting by shearing, stamping, punching, pressing, etc. This further illustrates in particular the need to obtain a sufficiently high abnormal growth start temperature TDCA in the core zone of a recrystallized plate, because abnormal growth can begin in the cutting zones, depending on the cutting method, from 10 to 50°C below this TDCA temperature.

Ainsi, par exemple, un alliage Fe-48%Ni, écroui à 98% à froid, ne contenant que 40 ppm de S et pas de Nb (ni d’éléments comparables par leurs effets à S et Nb respectivement), et n’ayant que des teneurs résiduelles en autres éléments (donc étant non-conforme à l’invention), présente une TDCA mesurée à cœur de plaque (loin des zones de découpe) de 1030°C, et on constate pourtant que la croissance anormale débute à 1020°C sur les bords de découpe par laser, 1010°C sur les bords de découpe par jet d’eau, et 995°C voire moins sur les bords de découpe mécanique. Les désorientations moyennes de texture œ sont alors de respectivement 3,7° (cœur de plaque), 4,1° (zones de découpe laser), 4,4° (zones de découpe jet d’eau) et 5,3° (zones de découpe mécanique) ; on voit donc qu’il est très difficile, voire impossible d’obtenir une production industrielle de pièces de formes variées par différents modes de découpe avec une désorientation moyenne de texture Cube assurément < 4,0° dans tout le matériau. Thus, for example, an Fe-48%Ni alloy, cold worked to 98%, containing only 40 ppm of S and no Nb (nor elements comparable by their effects to S and Nb respectively), and having only residual contents of other elements (therefore not being in accordance with the invention), has a TDCA measured at the core of the plate (far from the cutting zones) of 1030°C, and yet it is observed that the abnormal growth begins at 1020°C on the laser cutting edges, 1010°C on the cutting edges by water jet, and 995°C or even less on the mechanical cutting edges. The average texture misorientations œ are then respectively 3.7° (plate core), 4.1° (laser cutting areas), 4.4° (water jet cutting areas) and 5.3° (mechanical cutting areas); we can therefore see that it is very difficult, if not impossible, to obtain industrial production of parts of various shapes by different cutting methods with an average Cube texture misorientation assuredly < 4.0° throughout the material.

On va à présent décrire ce dernier exemple plus en détail. We will now describe this last example in more detail.

Un matériau de composition : est élaboré industriellement au four à arc, sous laitier, pour quelques dizaines de tonnes de métal liquide, avec affinage sous laitier, avant coulée en lingot, puis réchauffage, puis forgé jusqu’à l’épaisseur de 80 mm entre 1100 et 1300°C. Puis on effectue un laminage à chaud du lingot forgé, jusqu’à l’épaisseur 4,6 mm, avant polissage mécanique et laminage à froid direct multi-passes sans effectuer de recuits intermédiaires jusqu’à l’épaisseur finale de 0,2 mm. Le taux de réduction TR global est donc de 95,7%. A material of composition: is produced industrially in an arc furnace, under slag, for a few dozen tons of liquid metal, with under slag refining, before casting into ingots, then reheating, then forging to a thickness of 80 mm between 1100 and 1300°C. Then the forged ingot is hot rolled to a thickness of 4.6 mm, before mechanical polishing and direct multi-pass cold rolling without intermediate annealing to a final thickness of 0.2 mm. The overall TR reduction rate is therefore 95.7%.

Par exemple, on effectue précisément 34 passes de successivement 13 ; 12,5 ; 11,4 ; 12,9 ; 11,1 ; 12,5 ; 11,9 ; 10,8 ; 9,1 ; 10,0 ; 11,1 ; 8,3 ; 9,1 ; 8,0 ; 8,7 ; 8,3 ; 9,1 ; 7,1 ; 7,7 ; 8,3 ; 7,3 ; 7,8 ; 8,5 ; 7,0 ; 7,5 ; 8,1 ; 8,8 ; 8,1 ; 7,0 ; 5,7 ; 6,0 ; 6,4 ; 4,6 et 4,8% afin de limiter le développement du cisaillement inhérent au laminage à froid, à une zone de sous surface du métal d’amplitude très faible de façon à ce que les composantes de texture liées à ce cisaillement ne viennent pas interférer avec le développement de la germination puis croissance des grains d’orientations Cube recherchés. For example, we make precisely 34 passes of successively 13; 12.5; 11.4; 12.9; 11.1; 12.5; 11.9; 10.8; 9.1; 10.0; 11.1; 8.3; 9.1; 8.0; 8.7; 8.3; 9.1; 7.1; 7.7; 8.3; 7.3; 7.8; 8.5; 7.0; 7.5; 8.1; 8.8; 8.1; 7.0; 5.7; 6.0; 6.4; 4.6 and 4.8% in order to limit the development of shear inherent in cold rolling, to a very low amplitude sub-surface zone of the metal so that the texture components linked to this shear do not interfere with the development of germination and then growth of the desired Cube orientation grains.

La composition de cette coulée est représentative de l’art antérieur (l’alliage contient S et Nb seulement à l’état d’impuretés résiduelles), mais l’alliage développe tous les mécanismes de texturation Cube et de croissance anormale déjà exposés précédemment, et ce matériau est donc représentatif de l’interaction entre ces mécanismes et les techniques de découpes de pièces magnétiques, que la composition soit ou non strictement conforme à l’invention. Des feuilles en forme de E ou de I pour constituer des noyaux de transformateur de type découpé-empilé sont prélevées dans la bande laminée à froid par différents moyens de découpe (cisaille, laser et jet d’eau). The composition of this casting is representative of the prior art (the alloy contains S and Nb only as residual impurities), but the alloy develops all the Cube texturing and abnormal growth mechanisms already discussed previously, and this material is therefore representative of the interaction between these mechanisms and the techniques for cutting magnetic parts, whether or not the composition is strictly in accordance with the invention. E-shaped or I-shaped sheets for forming cut-and-stack transformer cores are taken from the cold-rolled strip by various cutting means (shear, laser and water jet).

Dans un premier temps, les pattes des E sont découpées à la cisaille à des dimensions qui leur permettent de passer dans les fours d’affinage, qui sont mis sous atmosphère d’hydrogène pour éviter une oxydation des échantillons. Les dos des E et les I possèdent les mêmes types de découpes, et seuls ceux-ci sont observés. First, the legs of the E's are cut with shears to dimensions that allow them to pass through the refining furnaces, which are put under hydrogen atmosphere to prevent oxidation of the samples. The backs of the E and I have the same types of cuts, and only these are observed.

Les traitements thermiques subis après la découpe sont les suivants : montée en température de 300°C/h, maintien de 3h à une température T(°C), puis refroidissement à 200°C/h, avec T = 950, 970, 980, 1000, 1020 et 1040°C selon les essais. The heat treatments undergone after cutting are as follows: temperature rise of 300°C/h, maintenance for 3 hours at a temperature T(°C), then cooling to 200°C/h, with T = 950, 970, 980, 1000, 1020 and 1040°C depending on the tests.

Pour T = 1040°C, on observe la présence de très gros grains sur la totalité de l’échantillon, signe que la croissance a été anormale partout. For T = 1040°C, we observe the presence of very large grains over the entire sample, a sign that growth was abnormal everywhere.

Pour T = 1020°C, on observe une croissance anormale des grains au voisinage des bords de l’échantillon, en particulier au voisinage des zones où la découpe a été la plus complexe (par exemple là où on a découpé des trous ou des échancrures dans l’échantillon au lieu de réaliser une découpe rectiligne sur une grande longueur). For T = 1020°C, abnormal grain growth is observed near the edges of the sample, particularly near areas where cutting has been most complex (for example where holes or notches have been cut in the sample instead of making a straight cut over a long length).

Pour T = 1000°C, on observe des zones de croissance anormale principalement au voisinage des zones de découpe ayant les formes les plus complexes. For T = 1000°C, abnormal growth zones are observed mainly in the vicinity of the cutting zones with the most complex shapes.

Pour T = 980°C, on observe des zones de déclenchement de la croissance anormale seulement au voisinage immédiat des zones de découpe les plus complexes. For T = 980°C, abnormal growth trigger zones are observed only in the immediate vicinity of the most complex cutting zones.

Pour T = 970°C, on observe une simple initiation de la croissance anormale au niveau des zones de découpe complexes. For T = 970°C, a simple initiation of abnormal growth is observed at the level of complex cutting zones.

Pour T = 950°C, on n’observe nulle part de croissance anormale. For T = 950°C, no abnormal growth is observed anywhere.

L’utilisation de procédés de découpe sans contact avec un outil de découpe permet donc de remonter sensiblement la température à partir de laquelle on est sûr de ne pas constater une initiation de la croissance anormale au niveau des zones de découpe : cette température est de 980°C pour une découpe par jet d’eau, qui a l’inconvénient de ne pas garantir une précision de découpe excellente ; cette température est de 1000°C dans le cas d’une découpe au laser, dont la précision est, de plus, satisfaisante. The use of non-contact cutting processes with a cutting tool therefore makes it possible to significantly raise the temperature from which we are sure not to observe an initiation of abnormal growth in the cutting areas: this temperature is 980°C for water jet cutting, which has the disadvantage of not guaranteeing excellent cutting precision; this temperature is 1000°C in the case of laser cutting, the precision of which is, moreover, satisfactory.

Des modes de découpe moins agressifs qu’un outil de coupe classique, en ce qu’ils n’entraînent que peu ou pas d’écrouissage local, permettent donc de relever la température de recuit en texture Cube seule, et ainsi d’obtenir une texture « cubique » resserrée sur tout l’échantillon. Cutting methods that are less aggressive than a conventional cutting tool, in that they cause little or no local work hardening, therefore make it possible to raise the annealing temperature in Cube texture alone, and thus to obtain a tight “cubic” texture across the entire sample.

La raison en est que comme la texture Cube provient de la texture d’écrouissage, si on modifie localement par découpe la texture d’écrouissage, alors, pendant le recuit qui suit, la texture obtenue diverge plus ou moins de la texture Cube. Pire, non seulement certains grains ne sont pas Cube du tout mais comme ils sont très désorientés par rapport à la matrice de grains Cube qui les entourent (juste un peu après la zone de découpe) alors ils sont très mobiles, et donc n’ont pas besoin d’être portés à une température aussi élevée que les grains Cube pour bouger et dégrader la texture Cube. The reason is that since the Cube texture comes from the hardening texture, if the hardening texture is locally modified by cutting, then, during the subsequent annealing, the resulting texture diverges more or less from the Cube texture. Worse, not only are some grains not Cube at all, but they are very disoriented relative to the matrix of Cube grains surrounding them (just a little after the cutting area) so they are very mobile, and therefore do not need to be heated to as high a temperature as Cube grains to move and degrade the Cube texture.

La désorientation moyenne de la composante de texture Cube {100}<001> est calculée comme expliqué plus bas. The average misorientation of the Cube texture component {100}<001> is calculated as explained below.

L’alliage industriel non conforme à l’invention donné en exemple, écroui à 95,6% jusque 0,2 mm d’épaisseur, recuit dans les meilleures conditions à la limite de la croissance anormale (1020°C dans cet exemple), permet d’obtenir 98,8% de grains Cube (donc en-dessous de la limite de l’invention qui est de 99,0%) et une désorientation moyenne de la composante de texture Cube de 4,4°, supérieure à 4,0°. L’alliage industriel testé n’est donc pas conforme à l’invention. The industrial alloy not in accordance with the invention given as an example, work-hardened to 95.6% up to 0.2 mm thick, annealed under the best conditions at the limit of abnormal growth (1020°C in this example), makes it possible to obtain 98.8% of Cube grains (therefore below the limit of the invention which is 99.0%) and an average disorientation of the Cube texture component of 4.4°, greater than 4.0°. The industrial alloy tested is therefore not in accordance with the invention.

A l’inverse, un alliage Fe-48%Ni ayant la composition de la coulée 14 donnée dans les tableaux 3a et 3b ci-après, écroui à 98% à froid, contenant environ (40 ppm de S, 350 ppm de Nb et 500 ppm de Ti et n’ayant que des teneurs résiduelles en autres éléments (et ayant donc une composition conforme à celle exigée par l’invention) présente une TDCA mesurée à cœur de plaque (donc loin des zones de découpe) de 1050°C. On constate que, lorsque cet alliage a été élaboré dans les mêmes conditions que celles de l’exemple de référence que l’on vient de citer, la croissance anormale débute à 1045°C sur les bords de découpe par laser, 1035°C sur les bords de découpe par jet d’eau, et à moins de 1025°C sur les bords de découpe mécanique, et les désorientations moyennes œ sont alors de, respectivement, 3,9° (cœur de plaque), 3,9° (laser), 3,95° (jet d’eau) et 4,0° (découpe mécanique). Conversely, an Fe-48%Ni alloy having the composition of casting 14 given in Tables 3a and 3b below, 98% cold worked, containing approximately (40 ppm of S, 350 ppm of Nb and 500 ppm of Ti and having only residual contents of other elements (and therefore having a composition conforming to that required by the invention) has a TDCA measured at the core of the plate (therefore far from the cutting zones) of 1050°C. It is noted that, when this alloy was produced under the same conditions as those of the reference example just cited, the abnormal growth begins at 1045°C on the laser cutting edges, 1035°C on the water jet cutting edges, and at less than 1025°C on the mechanical cutting edges, and the average misorientations œ are then, respectively, 3.9° (core of the plate), 3.9° (laser), 3.95° (water jet) and 4.0° (mechanical cutting).

On voit donc qu’il est possible, avec des alliages selon l’invention, et pour des conditions d’élaboration semblables à celles de l’exemple de référence, d’obtenir une production industrielle de pièces de forme variée par différents modes de découpe avec une désorientation moyenne inférieure ou égale à 4,0°. Mais cette faible désorientation moyenne généralisée à l’ensemble du feuillard découpé est mieux assurée avec des procédés de découpe sans contact avec un outil de coupe qu’avec des procédés de découpe mécanique. We therefore see that it is possible, with alloys according to the invention, and for production conditions similar to those of the reference example, to obtain industrial production of parts of varied shape by different cutting methods with an average disorientation less than or equal to 4.0°. But this low average disorientation generalized to the entire cut strip is better ensured with cutting processes without contact with a cutting tool than with mechanical cutting processes.

Procéder à la découpe du feuillard avant le recuit de recristallisation final pour obtenir des pièces ayant les dimensions, souvent faibles, de leur utilisation future, permet en outre d’exécuter ce recuit en vase clos (recuit statique), dans une ou plusieurs enceintes ayant chacune un relativement faible volume, et avec une bonne efficacité. Si ce recuit en vase clos doit être effectué sur le feuillard non découpé, celui-ci est souvent sous forme d’une bobine relativement volumineuse, imposant l’utilisation d’une enceinte de recuit de dimensions adaptées. En outre, le fait que le feuillard soit bobiné peut être une source d’inhomogénéités dans le traitement de la bobine, imposant, pour les compenser, un traitement plus prolongé que ce qui serait théoriquement nécessaire. Cutting the strip before the final recrystallization annealing to obtain parts with the dimensions, often small, for their future use, also allows this annealing to be carried out in a closed vessel (static annealing), in one or more enclosures each having a relatively small volume, and with good efficiency. If this closed vessel annealing must be carried out on the uncut strip, this is often in the form of a relatively large coil, requiring the use of an annealing enclosure of suitable dimensions. In addition, the fact that the strip is coiled can be a source of inhomogeneities in the treatment of the coil, requiring, to compensate for them, a longer treatment than would be theoretically necessary.

L’invention va maintenant être décrite de façon plus précise, exemples à l’appui.The invention will now be described in more detail, with supporting examples.

Si on ne la connaît pas déjà, par référence à des expériences ou à des modélisations antérieures, la détermination de la température de déclenchement de la croissance anormale TDCA sur le feuillard de composition donnée, élaboré et traité dans des conditions données, qui est l’objet du traitement selon l’invention, est faite dans un four à gradient de température d’un type connu en lui-même et que l’on utilise, en laboratoire, pour déterminer comment évolue la microstructure d’un échantillon métallique en fonction de la température. If it is not already known, by reference to previous experiments or models, the determination of the triggering temperature of the abnormal TDCA growth on the strip of given composition, produced and treated under given conditions, which is the subject of the treatment according to the invention, is carried out in a temperature gradient furnace of a type known in itself and which is used, in the laboratory, to determine how the microstructure of a metal sample evolves as a function of temperature.

Les caractérisations des textures et microstructures sont faites de manière très précise par la technique EBSD (en anglais Electron BackScattered Diffraction, i.e. analyse par diffraction des électrons rétrodiffusés). Les mesures magnétiques, quant à elles, sont faites à l’aide d’un coercimètre standard, selon la norme IEC 60404-7 édition 2.0 de janvier 2019 (« méthode de mesure du champ coercitif des matériaux magnétiques en circuit magnétique ouvert. Mesure de Hc jusque 160 kA/m par méthode de compensation (H-bobine) du champ démagnétisant du matériau et sondes de champ sensibles »). The characterizations of textures and microstructures are made very precisely by the EBSD technique (in English Electron BackScattered Diffraction, i.e. analysis by diffraction of backscattered electrons). The magnetic measurements, for their part, are made using a standard coercimeter, according to the standard IEC 60404-7 edition 2.0 of January 2019 (“method for measuring the coercive field of magnetic materials in an open magnetic circuit. Measurement of Hc up to 160 kA/m by compensation method (H-coil) of the demagnetizing field of the material and sensitive field probes”).

Il doit être entendu que la taille des grains prise en compte pour la détermination du diamètre moyen des grains, dans le cadre de l’invention, est ramenée à leur diamètre équivalent, c’est-à-dire au diamètre de grains circulaires qui leur procurerait une aire égale à leur aire réelle s’ils ne sont pas circulaires sur la surface observée. Le diamètre moyen est une moyenne arithmétique (non pondérée) des diamètres équivalents. It should be understood that the grain size taken into account for the determination of the average grain diameter, within the framework of the invention, is reduced to their equivalent diameter, that is to say to the diameter of circular grains which would give them an area equal to their real area if they are not circular on the observed surface. The average diameter is an arithmetic mean (unweighted) of the equivalent diameters.

Pour obtenir des feuillards avec une texture Cube intense, les inventeurs ont procédé selon les opérations détaillées ci-après. To obtain strips with an intense Cube texture, the inventors proceeded according to the operations detailed below.

Elaboration Preparation

Des alliages FeNi de référence et selon l’invention ont été élaborés par métallurgie traditionnelle, à savoir par fusion de matières premières dans un four électrique à induction sous vide. La composition chimique des alliages obtenus, en pourcentages pondéraux, est la suivante : Reference FeNi alloys and those according to the invention were produced by traditional metallurgy, namely by melting raw materials in an electric induction furnace under vacuum. The chemical composition of the alloys obtained, in weight percentages, is as follows:

- Ni = 48% ; - Ni = 48%;

- Co = traces ; - Co = traces;

- Mn = 0,3% ; - Mn = 0.3%;

- Cu = traces ; - Cu = traces;

- Mo = traces ; - W = traces ; - Mo = traces; - W = traces;

- Cr = T races ; - Cr = T races;

- V = traces ; - V = traces;

- Si = traces ; - If = traces;

- C = 0,01% ; - C = 0.01%;

- traces < Ti < 0,05 ; - traces < Ti < 0.05;

- traces < S < 0,006% ; - traces < S < 0.006%;

- traces < Nb < 0,05% ; - traces < Nb < 0.05%;

- traces < Al < 0,05% ; - traces < Al < 0.05%;

- traces < Zr < 0,05% ; - traces < Zr < 0.05%;

- B = traces ; - B = traces;

- Fe = le reste. - Fe = the rest.

Les compositions précises de chaque alliage élaboré, qu’il soit de référence ou selon l’invention, seront données plus loin. The precise compositions of each alloy produced, whether reference or according to the invention, will be given later.

Le métal liquide issu du four est coulé sous forme de lingots de 200 x 40 x 40 mm, et est refroidi naturellement. The liquid metal from the furnace is cast into ingots measuring 200 x 40 x 40 mm and is cooled naturally.

Transformation Transformation

Les lingots sont ensuite transformés à chaud par blooming et/ou laminage à chaud jusqu’à la formation de barres d’épaisseurs comprises entre 1 et 10 mm. The ingots are then hot transformed by blooming and/or hot rolling until bars with thicknesses between 1 and 10 mm are formed.

Les barres sont ensuite polies mécaniquement avant le laminage à froid dans le but de supprimer les incrustations et les oxydes en surface. Par laminage à froid des barres, sur des laminoirs ayant des rouleaux de très faibles rugosités, on obtient des bandes laminées à froid 1 (appelées « feuillards ») d’épaisseurs comprise entre 10 et 500 pm. Le laminage à froid, dans l’exemple décrit, est réalisé en de multiples passes de laminage, par de faibles taux de réduction par passe (inférieurs à 15% par passe). Mais il pourrait être réalisé avec des taux de réduction plus élevés, sans que cela affecte les résultats obtenus. De manière générale, un taux de réduction maximal de 20% par passe, mieux moins de 15%, est une variante préférée de l’invention. L’expérience montre que des taux de réduction relativement réduits pour les diverses passes sont favorables au développement de la texture Cube désirée. The bars are then mechanically polished before cold rolling in order to remove surface incrustations and oxides. By cold rolling the bars, on rolling mills having very low roughness rolls, cold-rolled strips 1 (called "strips") with thicknesses between 10 and 500 μm are obtained. Cold rolling, in the example described, is carried out in multiple rolling passes, with low reduction rates per pass (less than 15% per pass). But it could be carried out with higher reduction rates, without this affecting the results obtained. Generally, a maximum reduction rate of 20% per pass, better still less than 15%, is a preferred variant of the invention. Experience shows that relatively low reduction rates for the various passes are favorable to the development of the desired Cube texture.

Détermination (si elle est inconnue) de la température de déclenchement de la croissance anormale TDCA La figure 2 présente le principe d’une méthode de mesure expérimentale, au moins approximative, de la température de déclenchement de la croissance anormale (TDCA) et de la température maximale de croissance normale (TM) sur un feuillard 1. La température TM est légèrement inférieure à TDCA, et on considère, dans le cadre de l’invention, que TM = TDCA - 20°C. Determination (if unknown) of the temperature at which abnormal growth is triggered TDCA Figure 2 shows the principle of an experimental measurement method, at least approximately, of the temperature at which abnormal growth begins (TDCA) and the maximum normal growth temperature (TM) on a strip 1. The temperature TM is slightly lower than TDCA, and it is considered, within the framework of the invention, that TM = TDCA - 20°C.

Dans un four 2 à gradient de température qui est un instrument usuel dans les laboratoires de métallurgie, c'est-à-dire que la température varie de façon croissante sur la longueur du four entre environ 700°C (partie extrême gauche du four 2 sur la figure 2) et 1400°C (partie extrême droite du four 2 sur la figure 2), on place, de façon bien repérée selon l’axe du four, une longue bande du feuillard 1 issu du laminage à froid, durant un temps suffisamment long pour que les effets du gradient de température existant dans le four se retrouvent sur le feuillard 1. Après ce traitement thermique, le feuillard 1 est refroidi, et on observe à l’œil nu, et, de façon plus précise, au microscope optique, le début de déclenchement de la croissance anormale à une position précise correspondant à une température donnée, qui est déterminée d’après un étalonnage préalable donnant la relation température-position dans le four. In a temperature gradient furnace 2 which is a standard instrument in metallurgical laboratories, that is to say that the temperature varies increasingly along the length of the furnace between approximately 700°C (far left part of furnace 2 in Figure 2) and 1400°C (far right part of furnace 2 in Figure 2), a long strip of the strip 1 from the cold rolling is placed, in a clearly marked manner along the axis of the furnace, for a time long enough for the effects of the temperature gradient existing in the furnace to be found on the strip 1. After this heat treatment, the strip 1 is cooled, and the start of the abnormal growth at a precise position corresponding to a given temperature, which is determined according to a prior calibration giving the temperature-position relationship in the furnace, is observed with the naked eye, and, more precisely, with an optical microscope.

La figure 2 montre que dans la zone 4 comprise entre l’entrée du four et le point où on atteint la température TM de croissance maximale, les cristaux sont bien ordonnés et de tailles relativement homogènes. Dans la zone 5 comprise entre le point où on atteint la température TDCA et la sortie du four, les cristaux croissent de façon de plus en plus désordonnée en taille et en orientation. Entre ces deux zones 4, 5 se trouve une zone d’incertitude 6 où la microstructure n’est plus tout à fait conforme à la microstructure ordonnée de la zone 4, mais où la croissance anormale n’est pas encore tout à fait établie. La largeur de cette zone d’incertitude 6 est de l’ordre de 20°C, et correspond à l’écart entre TDCA et TM. Figure 2 shows that in zone 4 between the furnace inlet and the point where the maximum growth temperature TM is reached, the crystals are well ordered and of relatively homogeneous sizes. In zone 5 between the point where the TDCA temperature is reached and the furnace outlet, the crystals grow in an increasingly disordered manner in size and orientation. Between these two zones 4, 5 there is an uncertainty zone 6 where the microstructure is no longer entirely consistent with the ordered microstructure of zone 4, but where the abnormal growth is not yet fully established. The width of this uncertainty zone 6 is of the order of 20°C, and corresponds to the difference between TDCA and TM.

Les recuits sont ensuite, de préférence, refaits dans un four à température constante à ± 10°C de la température déterminée par le four à gradient, dans le but de confirmer ou d’affiner la mesure de la valeur TDCA obtenue dans le four à gradient. La température maximale de croissance normale TM est ensuite déterminée à partir de la mesure de TDCA telle que déterminée par les expériences effectuées en four à température constante, et en posant TM = TDCA - 20°C. The annealing is then preferably repeated in a constant temperature furnace at ± 10°C of the temperature determined by the gradient furnace, in order to confirm or refine the measurement of the TDCA value obtained in the gradient furnace. The maximum normal growth temperature TM is then determined from the TDCA measurement as determined by the experiments carried out in the constant temperature furnace, and by setting TM = TDCA - 20°C.

Traitement thermique de recristallisation Recrystallization heat treatment

Les recuits de recristallisation sont pratiqués sur des feuillards écrouis, à des températures au plus égales aux températures maximales de croissance normale (TM) déterminées dans l’étape précédente, dans des fours sous une atmosphère contrôlée de façon à éviter une oxydation du feuillard (hydrogène, argon, mélange argon-hydrogène, vide poussé). La température du recuit de recristallisation doit être inférieure ou égale à TM mais de préférence proche de celle-ci : dans un alliage Fe-Ni austénitique écroui à 98%, sans addition d’autres éléments d’alliage, la température TDCA de début de croissance anormale se situe vers 1000-1020°C, et la température maximale de croissance normale TM se situe à 20°C en dessous de TDCA en l’absence de prise en compte du mode de découpe (voir précédemment les explications sur l’interaction entre croissance anormale et mode de découpe). On considère qu’il faut atteindre au moins 1000°C, de préférence 1020°C, et encore mieux 1030°C, comme température de recuit de texturation Cube (analogue à TM) , afin de pouvoir réduire suffisamment la désorientation moyenne, d’accroitre jusqu’à près de 100% la fraction de grains de texture Cube, et aussi de réduire le champ coercitif. Dans la pratique, selon la composition et la microstructure après laminage à froid, pour les alliages selon l’invention le recuit de recristallisation a lieu à une température de 900 à 1150°C. Recrystallization annealing is carried out on work-hardened strips, at temperatures at most equal to the maximum normal growth temperatures (TM) determined in the previous step, in furnaces under a controlled atmosphere so as to avoid oxidation of the strip (hydrogen, argon, argon-hydrogen mixture, high vacuum). The recrystallization annealing temperature must be less than or equal to TM but preferably close to it: in a 98% austenitic Fe-Ni alloy, without the addition of other alloying elements, the temperature TDCA for the start of abnormal growth is around 1000-1020°C, and the maximum normal growth temperature TM is 20°C below TDCA if the cutting method is not taken into account (see previously the explanations on the interaction between abnormal growth and cutting method). It is considered that at least 1000°C, preferably 1020°C, and even better 1030°C, should be reached as the Cube texturing annealing temperature (analogous to TM), in order to be able to sufficiently reduce the average misorientation, to increase the fraction of Cube texture grains to almost 100%, and also to reduce the coercive field. In practice, depending on the composition and microstructure after cold rolling, for the alloys according to the invention the recrystallization annealing takes place at a temperature of 900 to 1150°C.

Si on part de la température ambiante, la vitesse de montée en température doit, de préférence, être la plus faible possible pour favoriser le développement de la texture Cube intense et éviter le maclage thermique. Elle est typiquement comprise entre 0,1°C/min et 10°C/min. De préférence, elle est de l’ordre de 1°C/min. Le temps de maintien à la température de recristallisation doit être suffisamment long (entre 30 minutes et 600 minutes) pour faire croître les grains Cube jusqu’à des tailles élevées, atteignant au moins 20 pm. Enfin, après le recuit, la vitesse de descente en température jusqu’à la température ambiante est de préférence plus élevée que la vitesse de montée pour éviter qu’un passage trop lent en-dessous du point de Curie ne vienne créer de l’ordre magnétique induit, qui perturberait les propriétés magnétiques. Starting from room temperature, the temperature rise rate should preferably be as low as possible to promote the development of the intense Cube texture and avoid thermal twinning. It is typically between 0.1°C/min and 10°C/min. Preferably, it is of the order of 1°C/min. The holding time at the recrystallization temperature must be sufficiently long (between 30 minutes and 600 minutes) to grow the Cube grains to large sizes, reaching at least 20 pm. Finally, after annealing, the temperature reduction rate to room temperature is preferably higher than the rise rate to avoid a too slow passage below the Curie point creating induced magnetic order, which would disturb the magnetic properties.

Préparation des échantillons avant caractérisation Preparation of samples before characterization

Echantillons pour les caractérisations magnétiques : Samples for magnetic characterizations:

Les échantillons ne subissent aucune préparation particulière, sinon une découpe mécanique de l’échantillon aux dimensions requises par les dispositifs de mesure. Les propriétés magnétiques sont directement mesurées sur les feuillards après les traitements thermiques. The samples do not undergo any special preparation, other than mechanical cutting of the sample to the dimensions required by the measuring devices. The magnetic properties are directly measured on the strips after heat treatment.

Echantillons pour les caractérisations des microstructures et des textures par EBSD : L’analyse de la microstructure et de la texture par EBSD demande un état de surface propre et brillant, et donc une préparation spécifique de l’échantillon. Ainsi, après la découpe aux dimensions souhaitées, les échantillons recuits sont polis mécaniquement sur papier SiC et au feutre diamanté. Le polissage mécanique est suivi d’un polissage chimique ou électrolytique, dans le but de supprimer les microdéformations superficielles engendrées par le polissage mécanique. Les échantillons sont ensuite rincés dans un bain d’éthanol et séchés avec de l’air comprimé avant l’analyse EBSD. Samples for characterization of microstructures and textures by EBSD: Microstructure and texture analysis by EBSD requires a clean and shiny surface condition, and therefore specific sample preparation. Thus, after cutting to the desired dimensions, the annealed samples are mechanically polished on SiC paper and with diamond felt. Mechanical polishing is followed by chemical or electrolytic polishing, in order to remove surface microdeformations caused by mechanical polishing. The samples are then rinsed in an ethanol bath and dried with compressed air before EBSD analysis.

Caractérisations Characterizations

Caractérisation magnétique : Magnetic characterization:

Les mesures magnétiques sont faites de manière normée soit en circuit ouvert au coercimètre (selon la norme IEC 404-7 déjà citée), soit par un dispositif fluxmétrique comportant des circuits primaire et secondaire, en circuit fermé, et sont, dans ce cas, déduites du cycle d’hystérésis majeur mesuré (selon la norme IEC 404-6 - édition 3.1 de juillet 2021 « méthode de mesure fluxmétrique des propriétés magnétiques »). Magnetic measurements are made in a standardized manner either in open circuit with a coercimeter (according to the IEC 404-7 standard already cited), or by a fluxmetric device comprising primary and secondary circuits, in a closed circuit, and are, in this case, deduced from the major hysteresis cycle measured (according to the IEC 404-6 standard - edition 3.1 of July 2021 “fluxmetric measurement method for magnetic properties”).

Caractérisation des microstructures et textures par EBSD - Fraction surfacique des grains d’orientation Cube fcube et désorientation moyenne œ : Characterization of microstructures and textures by EBSD - Surface fraction of grains with Cube orientation fcube and average misorientation œ:

Les caractérisations EBSD permettent d’obtenir des cartographies d’orientation cristalline à partir desquelles on peut observer l’orientation des grains qui composent la microstructure. A partir des données EBSD, on détermine, par analyse quantitative, la fraction surfacique fcube des grains d’orientation Cube, la désorientation moyenne œ des grains par rapport à l’orientation Cube idéale, et la taille moyenne de grains 0. La fraction fcube est déterminée avec une dispersion maximale de 10,0° par rapport à l’orientation idéale, c’est-à-dire que seuls les grains qui ont une désorientation inférieure ou égale à 10,0° par rapport à l’orientation Cube idéale sont considérés comme des grains d’orientation Cube ou appartenant à la composante de texture Cube {100}<001>. EBSD characterizations allow crystal orientation maps to be obtained from which the orientation of the grains that make up the microstructure can be observed. From the EBSD data, the surface fraction fcube of Cube-oriented grains, the average misorientation œ of the grains with respect to the ideal Cube orientation, and the average grain size 0 are determined by quantitative analysis. The fraction fcube is determined with a maximum dispersion of 10.0° with respect to the ideal orientation, i.e. only grains that have a misorientation less than or equal to 10.0° with respect to the ideal Cube orientation are considered to be Cube-oriented grains or belonging to the Cube texture component {100}<001>.

Dans certaines études, les calculs de la fraction surfacique fcube des grains d’orientation Cube sont faits avec une dispersion des orientations cristallographiques dépassant largement les 15° par rapport à l’orientation idéale Cube (100)[001], Cela rend les conclusions de ces études contestables, du fait que d’autres composantes de texture distinctes de la composante Cube - mais proche de celle-ci en terme d’orientations cristallographiques - peuvent alors se retrouver comptabilisées dans la quantification de la texture Cube. In some studies, calculations of the surface fraction fcube of Cube-oriented grains are made with a dispersion of crystallographic orientations largely exceeding 15° compared to the ideal Cube (100)[001] orientation. This makes the conclusions of these studies questionable, because other texture components distinct from the Cube component - but close to it in terms of orientations crystallographic - can then be included in the quantification of the Cube texture.

La méthode de caractérisation EBSD des orientations cristallographiques (permettant de sélectionner et compter les grains ayant au plus 10,0° de désorientation avec l’orientation Cube (010)[100] idéale, de calculer la désorientation de chacun de ces grains avec cette orientation Cube idéale, de calculer la fraction de grains considérés en texture Cube, de calculer la désorientation moyenne par rapport à l’orientation Cube) utilisée dans l’invention est appliquée aux différents matériaux étudiés en sélectionnant différentes désorientations maximum entre orientation de grain et orientation idéale, afin de calculer différentes fractions surfaciques de composante de texture Cube, et ainsi afin d’étudier la distribution angulaire des grains Cube dans la population des grains Cube. On a ainsi comptabilisé des grains Cube pour des désorientations maximales entre orientation Cube (010)[100] et orientation de grain de 15°, 10°, 7°, 5 ou 4°. The EBSD method for characterizing crystallographic orientations (allowing the selection and counting of grains having at most 10.0° of misorientation with the ideal Cube (010)[100] orientation, the calculation of the misorientation of each of these grains with this ideal Cube orientation, the calculation of the fraction of grains considered in Cube texture, the calculation of the average misorientation with respect to the Cube orientation) used in the invention is applied to the different materials studied by selecting different maximum misorientations between grain orientation and ideal orientation, in order to calculate different surface fractions of Cube texture component, and thus in order to study the angular distribution of Cube grains in the population of Cube grains. Cube grains were thus counted for maximum misorientations between Cube (010)[100] orientation and grain orientation of 15°, 10°, 7°, 5 or 4°.

Afin de comptabiliser des grains ayant une désorientation réduite avec l’orientation Cube idéale, les inventeurs ont limité la valeur maximale de la désorientation coi de chaque grain pris en compte (par rapport à l’orientation idéale (010)[100]) à 10,0°. In order to account for grains having reduced misorientation with the ideal Cube orientation, the inventors limited the maximum value of the misorientation coi of each grain taken into account (relative to the ideal orientation (010)[100]) to 10.0°.

Dans le calcul de la désorientation moyenne œ, seuls les grains de la composante de texture considérée (dans notre cas : la composante de texture Cube {100}<001> englobant tous les grains ayant individuellement une désorientation maximale de 10° par rapport à l’orientation Cube (010)[001]) idéale sont pris en compte, et la valeur obtenue est une moyenne pondérée des désorientations de ces grains par rapport à l’orientation Cube (010)[100] idéale. In the calculation of the average misorientation œ, only the grains of the texture component considered (in our case: the texture component Cube {100}<001> encompassing all the grains having individually a maximum misorientation of 10° with respect to the ideal Cube (010)[001] orientation) are taken into account, and the value obtained is a weighted average of the misorientations of these grains with respect to the ideal Cube (010)[100] orientation.

La formule qui définit œ est la suivante : coi étant la désorientation du grain i en valeur absolue par rapport à l’orientation Cube idéale, et Si étant la surface du grain i de désorientation Wj. Cette désorientation Wj entre l’orientation du grain i et l’orientation Cube idéale ne peut être par définition supérieure à 10,0° puisque les inventeurs ont sélectionné cette valeur comme limite pertinente pour le dénombrement des grains de la composante de texture Cube. La composante de texture Cube {100}<001> étant de fait l’ensemble des grains dont l’axe <100> le plus proche de DL est à moins de 10° de DL (car c’est aussi l’axe [100] de l’orientation idéale Cube (010)[100]), les désorientation Wj sont les angles entre ces axes <100> de grains désorientés et l’axe DL, décrivant donc une distribution angulaire de positions d’axes <100> par rapport à DL, dans un cône centré sur DL de demi angle au sommet 10°. Cette symétrie axiale en distribution en forme de cone ne donne pas de sens à une valeur positive ou négative de la valeur de désorientation Wj de chaque axe <100> de grain par rapport à DL. Toutes les valeurs calculées de Wj sont donc arbitrairement comptées positives, comme celles découlant par exemple d’un produit scalaire de deux vecteurs faiblement désorientés. Les valeurs de oi étant alors toutes rendues positives, la valeur de désorientation moyenne co est nécessairement également positive. The formula that defines œ is: coi being the misorientation of grain i in absolute value with respect to the ideal Cube orientation, and Si being the area of grain i with misorientation Wj. This misorientation Wj between the orientation of grain i and the ideal Cube orientation cannot be by definition greater than 10.0° since the inventors have selected this value as the relevant limit for counting the grains of the Cube texture component. The Cube texture component {100}<001> being in fact the set of grains whose <100> axis closest to DL is less than 10° from DL (because it is also the [100] axis of the ideal Cube orientation (010)[100]), the misorientations Wj are the angles between these <100> axes of misoriented grains and the DL axis, thus describing an angular distribution of positions of axes <100> with respect to DL, in a cone centered on DL of half angle at vertex 10°. This axial symmetry in cone-shaped distribution does not give meaning to a positive or negative value of the misorientation value Wj of each grain axis <100> with respect to DL. All calculated values of Wj are therefore arbitrarily counted as positive, such as those resulting for example from a scalar product of two weakly misoriented vectors. Since the values of oi are then all made positive, the average misorientation value co is necessarily also positive.

En EBSD, la surface de l’échantillon est préalablement électropolie. Le balayage du faisceau d’électrons en lignes parallèles à la surface de l’échantillon, chaque ligne étant constituée d’arrêts répétés du faisceau à intervalles réguliers A (intervalles plus petit que le plus petit des grains) permet, à chaque arrêt, de caractériser et stocker l’orientation cristallographique (O.C.) du cristal, et de réaliser un maillage en deux dimensions (X, Y) de la surface en O.C. En post-traitement, l’O.C. à la position de coordonnées (x,y) est comparée à l’orientation Cube (010)[100] - dite idéale (voir précédemment) - pour déterminer sa désorientation. Ainsi, en EBSD, le balayage X,Y du faisceau d’électrons permet de collecter sur le maillage de points de diffraction à intervalles A réguliers, Ni points qui présentent la même désorientation coi par rapport à l’orientation Cube (010)[100] - dite idéale - et ces Ni points constituant un ensemble de points voisins. In EBSD, the surface of the sample is previously electropolished. Scanning the electron beam in lines parallel to the surface of the sample, each line consisting of repeated stops of the beam at regular intervals A (intervals smaller than the smallest of the grains) allows, at each stop, to characterize and store the crystallographic orientation (O.C.) of the crystal, and to create a two-dimensional mesh (X, Y) of the surface in O.C. In post-processing, the O.C. at the coordinate position (x,y) is compared to the Cube orientation (010)[100] - called ideal (see previously) - to determine its misorientation. Thus, in EBSD, the X,Y scanning of the electron beam makes it possible to collect on the mesh diffraction points at regular intervals A, Ni points which present the same disorientation coi with respect to the Cube (010)[100] orientation - called ideal - and these Ni points constituting a set of neighboring points.

Ainsi un grain / de surface Si est un ensemble de pixels (ou points) voisins les uns des autres, d’une taille minimale (par exemple trois pixels), de même désorientation Wj par rapport à l’orientation Cube idéale {100}<001 >, et bordé par des points de désorientation(s) différente(s), la valeur absolue de la ou des différences étant supérieure à une valeur seuil, par exemple 1 ,0°. Ces points correspondent donc à d’autres grains (le changement de désorientation se fait au joint de grain). Si un grain i, ainsi défini, comprend Ni pixels ou points (définis par coi), alors la surface Si du grain i vaut Si = Ni. A2 Thus a grain / of surface Si is a set of pixels (or points) neighboring each other, of a minimal size (for example three pixels), of the same disorientation Wj with respect to the ideal Cube orientation {100}<001 >, and bordered by points of different disorientation(s), the absolute value of the difference(s) being greater than a threshold value, for example 1.0°. These points therefore correspond to other grains (the change of disorientation occurs at the grain boundary). If a grain i, thus defined, includes Ni pixels or points (defined by coi), then the surface Si of grain i is Si = Ni. A 2

En outre il est important que le nombre de grains considérés soit suffisant pour que la valeur co soit issue d’une statistique de grains représentative du métal. Avantageusement, le nombre de grains considérés est supérieur à 100, de préférence supérieure à 200. Furthermore, it is important that the number of grains considered is sufficient so that the co value is derived from a grain statistic representative of the metal. Advantageously, the number of grains considered is greater than 100, preferably greater than 200.

Les caractéristiques des alliages FeNi selon l’invention sont les suivantes : The characteristics of the FeNi alloys according to the invention are as follows:

- Température d’enclenchement de la croissance anormale TDCA : 1040°C < TDCA ;- Abnormal growth initiation temperature TDCA: 1040°C < TDCA;

- Fraction de grains d’orientation Cube {100}<001> : 99,0% < fcube, mieux 99,5% < fcube , - Fraction of grains with Cube orientation {100}<001>: 99.0% < fcube, better 99.5% < fcube,

- Désorientation moyenne œ des grains par rapport à l’orientation Cube {100}<001> idéale : œ < 4,0° ; - Average disorientation œ of the grains relative to the ideal Cube {100}<001> orientation: œ < 4.0°;

- Taille moyenne des grains 0 : 40 pm < 0 < 200 pm. Ces caractéristiques sont obtenues au moyen des traitements décrits, mais aussi de la composition de l’alliage selon l’invention qui, comme on l’a dit, est maintenue dans une gamme restreinte dans laquelle un soin particulier a été apporté à la présence, ou à l’absence, ou à la quasi-absence de certains éléments. - Average grain size 0: 40 pm < 0 < 200 pm. These characteristics are obtained by means of the treatments described, but also of the composition of the alloy according to the invention which, as has been said, is maintained within a restricted range in which particular care has been taken with the presence, or absence, or near-absence of certain elements.

De par les caractéristiques électromagnétiques (anisotropie magnétocristalline et coefficients de magnétostriction vrai X o et Xm), la forte texture de type Cube ou {100}<001> et de par la taille de grain assez élevée donnée précédemment, il est inhérent au matériau que son champ coercitif soit de l’ordre de 0,09 à 0,35 Oersted (soit environ 8 à 28A/m en unités SI). Due to the electromagnetic characteristics (magnetocrystalline anisotropy and true magnetostriction coefficients X o and Xm), the strong Cube or {100}<001> type texture and the fairly large grain size given previously, it is inherent to the material that its coercive field is of the order of 0.09 to 0.35 Oersted (i.e. approximately 8 to 28A/m in SI units).

Exemples et contre-exemples Examples and counterexamples

On va à présent décrire des exemples de mise en œuvre de l’invention et des exemples de référence. Examples of implementation of the invention and reference examples will now be described.

Dans un premier temps, on va examiner les effets des éléments S, Nb, Al, Ti, Zr.First, we will examine the effects of the elements S, Nb, Al, Ti, Zr.

Les tableaux 1a et 1b regroupent les compositions de différents exemples d’alliages Fe - 48% Ni qui ont été élaborés dans le four électrique à induction sous vide par mélange et fusion des différentes matières premières classiquement utilisées à cet effet. Lorsqu’un seul élément chimique X varie d’un matériau à l’autre, c’est la même élaboration et bain liquide qui a été utilisé, en alternant ajout de l’élément X et prélèvement d’une partie de métal liquide en mini-lingotière : de la sorte, tous les autres éléments chimiques de ce même bain liquide restent identiques pour une même série d’addition de l’élément et puisque les ajouts d’élément X sont très faibles en quantité et rendent négligeables la dilution des autres éléments par l’ajout de X. Tables 1a and 1b group together the compositions of different examples of Fe - 48% Ni alloys which were produced in the vacuum electric induction furnace by mixing and melting the different raw materials conventionally used for this purpose. When a single chemical element X varies from one material to another, the same production and liquid bath was used, alternating the addition of element X and the removal of a portion of liquid metal in a mini-ingot mold: in this way, all the other chemical elements in this same liquid bath remain identical for the same series of additions of the element and since the additions of element X are very small in quantity and make the dilution of the other elements by the addition of X negligible.

Tableaux 1a et 1b : Compositions chimiques des coulées d’alliages Fe-48%Ni Tables 1a and 1b: Chemical compositions of Fe-48%Ni alloy castings

Le métal liquide obtenu est coulé sous forme de lingots coniques. Les lingots sont maintenus à 1100°C pendant 6 heures et sont ensuite laminés à chaud à 1100°C, pour être mis sous forme de bandes d’épaisseur 4,5 mm. The resulting liquid metal is cast into conical ingots. The ingots are kept at 1100°C for 6 hours and are then hot rolled at 1100°C, to be formed into 4.5 mm thick strips.

Ces bandes laminées à chaud sont ensuite laminées à froid en feuillards 1 de 50 pm d’épaisseur, avec des taux de laminage par passe inférieurs à 20%, après un dégraissage préalable des surfaces des bandes. These hot-rolled strips are then cold-rolled into 50 μm thick strips, with rolling rates per pass of less than 20%, after prior degreasing of the strip surfaces.

Ensuite, les températures de déclenchement de la croissance anormale (TDCA) et les températures maximales de croissance normale TM sont déterminées sur les feuillards 1 dans un four à gradient de température variant entre 700°C et 1400°C, selon la procédure vue plus haut. Then, the abnormal growth trigger temperatures (TDCA) and the maximum normal growth temperatures TM are determined on the strips 1 in a temperature gradient oven varying between 700°C and 1400°C, according to the procedure seen above.

Les échantillons issus des feuillards sont recuits dans un four sous atmosphère d’hydrogène pur avec une vitesse de montée en température de 5°C/min à partir de la température ambiante jusqu’à TM, avec un palier de 240 minutes à TM et une descente en température, à l’issue du recuit, plus rapide que ne l’a été la montée en température, en l’occurrence entre 300 et 30 000°C/h en fonction de la masse et de l’épaisseur de l’échantillon laminé à froid et recuit, jusqu’à la température ambiante. Après les recuits, une partie des échantillons est par exemple utilisée pour la mesure du champ coercitif au coercimètre, et l’autre partie est utilisée pour les analyses de texture et microstructure par EBSD. The samples from the strips are annealed in a furnace under a pure hydrogen atmosphere with a temperature rise rate of 5°C/min from room temperature to TM, with a 240 minute hold at TM and a temperature drop, at the end of the annealing, faster than the temperature rise, in this case between 300 and 30,000°C/h depending on the mass and thickness of the cold-rolled and annealed sample, up to room temperature. After annealing, part of the samples is used, for example, for measuring the coercive field with a coercimeter, and the other part is used for texture and microstructure analyses by EBSD.

La mesure du champ coercitif est faite sur des échantillons bruts issus du recuit, alors que pour les mesures EBSD, une préparation de surface est obligatoire. Celle-ci consiste dans un premier temps en un polissage mécanique des échantillons aux papiers SiC (800, 1000, 1200, 2400, 4000, respectivement) et ensuite sur des feutres diamantés dans l’ordre décroissant de la taille des particules de diamant (3 pm, 1 pm, 0,25 pm, respectivement). On applique ensuite un polissage électrolytique, dans le but d’enlever la couche écrouie superficielle laissée par le polissage mécanique. Les échantillons sont nettoyés dans l’éthanol et séchés avec de l’air comprimé. Les échantillons propres et brillants en surface sont introduits dans le MEB/FEG (Microscope électronique à balayage équipé d’un canon à émission de champ) pour l’analyse EBSD. The coercive field measurement is performed on raw samples from annealing, whereas for EBSD measurements, a surface preparation is mandatory. This consists first of mechanical polishing of the samples with SiC papers (800, 1000, 1200, 2400, 4000, respectively) and then on diamond felts in decreasing order of diamond particle size (3 pm, 1 pm, 0.25 pm, respectively). Electrolytic polishing is then applied, in order to remove the surface work-hardened layer left by mechanical polishing. The samples are cleaned in ethanol and dried with compressed air. The clean and shiny samples are introduced into the SEM/FEG (Scanning Electron Microscope equipped with a field emission gun) for EBSD analysis.

On obtient ainsi, à partir des données EBSD, la cartographie des orientations cristallographiques et les paramètres tels que la fraction surfacique de l’orientation Cube (fcube), la désorientation moyenne des grains avec l’orientation Cube idéale (œ) et la taille moyenne de grains (0). From the EBSD data, we thus obtain the mapping of the crystallographic orientations and the parameters such as the surface fraction of the Cube orientation (fcube), the average disorientation of the grains with the ideal Cube orientation (œ) and the average grain size (0).

Le tableau 2 présente les caractéristiques mesurées sur les différents alliages du tableau 1, qui ont été traités selon le mode opératoire précédemment décrit. Table 2 presents the characteristics measured on the different alloys of Table 1, which were treated according to the procedure previously described.

Tableau 2 : Caractéristiques des alliages des tableaux 1a et 1bTable 2: Characteristics of the alloys in tables 1a and 1b

Avec : With :

TDCA : Température de déclenchement de la croissance anormale TDCA: Temperature triggering abnormal growth

TM : Température maximale de croissance normale fcube : Fraction de grains Cube dans une dispersion de moins de 10,0° co : Désorientation moyenne (de tous les grains dans la microstructure par rapport à l’orientation Cube idéale) TM: Maximum normal growth temperature fcube: Fraction of Cube grains in a dispersion of less than 10.0° co: Average misorientation (of all grains in the microstructure relative to the ideal Cube orientation)

0 : Taille moyenne de grains dans la microstructure 0: Average grain size in the microstructure

Hc : Champ coercitif Hc: Coercive field

La température de déclenchement de la croissance anormale est supérieure ou égale à 1020°C dans toutes les coulées. Mais on remarque que Nb, Ti et Zr permettent une augmentation de cette température en fonction de leur teneur dans l’alliage. A la température TM, OÙ chaque coulée développe sa fraction Cube maximale, on montre que toutes les coulées présentent une fraction Cube supérieure à 99% (entre 99,5 et 100%), hormis la coulée 1. Pour les quatre premières coulées, qui se différencient par la teneur en S (3,5 ppm pour la coulée 1 , 17 à 50 ppm pour les coulées 2 à 4), il est montré que par un ajout de S, on augmente la fraction de grains d’orientation Cube, ceci de façon considérable à partir d’une addition de 17 ppm de soufre. Une addition supplémentaire de 17 à 35 ppm augmente encore assez significativement la fraction de grains Cube. Comme, par ailleurs, on voit sur les exemples 1 à 4 qu’il faut dépasser 17ppm S pour voir une claire chute de la désorientation moyenne sous les 4,0°, on en déduit qu’il faut au moins 20 ppm S pour cumuler les avantages d’une fraction de Cube très élevée et d’une désorientation moyenne inférieure à 4,0°. The temperature at which abnormal growth begins is greater than or equal to 1020°C in all the castings. However, we note that Nb, Ti and Zr allow an increase in this temperature depending on their content in the alloy. At the TM temperature, where each casting develops its maximum Cube fraction, we show that all the castings have a Cube fraction greater than 99% (between 99.5 and 100%), except for casting 1. For the first four castings, which differ in the S content (3.5 ppm for casting 1, 17 to 50 ppm for castings 2 to 4), it is shown that by adding S, the fraction of Cube-oriented grains is increased, considerably from an addition of 17 ppm of sulfur. A further addition of 17 to 35 ppm further increases the Cube grain fraction quite significantly. Since, moreover, we see in examples 1 to 4 that it is necessary to exceed 17 ppm S to see a clear fall in the average disorientation below 4.0°, we deduce that at least 20 ppm S is required to combine the advantages of a very high Cube fraction and an average disorientation below 4.0°.

Un résultat très intéressant, et inattendu, est l’effet bénéfique du Nb sur le développement de la texture Cube à TM. Sur les trois coulées 5, 6 et 7 qui contiennent respectivement 190 ppm, 340 ppm et 480 ppm de Nb, la fraction Cube développée atteint ainsi 100%. A very interesting and unexpected result is the beneficial effect of Nb on the development of the Cube texture at TM. On the three castings 5, 6 and 7 which contain respectively 190 ppm, 340 ppm and 480 ppm of Nb, the developed Cube fraction thus reaches 100%.

Pourtant, dans certains articles, Nb est décrit comme un élément d’alliage néfaste au développement de la texture Cube. However, in some articles, Nb is described as an alloying element that is detrimental to the development of Cube texture.

Le résultat surprenant que ces essais ont permis d’obtenir sur ce point peut tout de même être compris, parce que dans les études antérieures, les recuits étaient pratiqués à des températures sensiblement inférieures aux températures optimales TM déterminées selon l’invention. On considère que, selon l’invention, la température de recuit doit être comprise entre 1000°C et TM pour que cet effet positif du Nb puisse être observé. Des températures minimales de 1020°C, encore mieux 1030°C sont encore préférables. The surprising result that these tests have made it possible to obtain on this point can still be understood, because in previous studies, the annealings were carried out at temperatures significantly lower than the optimal temperatures TM determined according to the invention. It is considered that, according to the invention, the annealing temperature must be between 1000°C and TM for this positive effect of Nb to be observed. Minimum temperatures of 1020°C, even better 1030°C are still preferable.

Les désorientations moyennes sont inférieures ou égale à 4,3° dans toutes les coulées. Mais on constate que S et Nb, lorsqu’ils sont simultanément présents de façon significative, diminuent considérablement la désorientation moyenne (œ descend jusqu’à 3,4° pour la coulée 4 et jusqu’à 3,2° pour la coulée 7). Seules les coulées 1 , 2, 12 et 13 ne respectent pas toutes les caractéristiques des alliages de l’invention (fcube s 99,0%, mieux > 99,5%, et co < 4,0°). Ces coulées ne contiennent pratiquement pas (coulée 1) ou peu (coulée 2) de S (et pas de Se et Te qui auraient pu remplacer S), et pas de Nb (d’où le fait que la coulée 2, bien qu’elle contienne 20 ppm de S, ne conduise pas à une désorientation moyenne suffisamment faible). Elles ne contiennent pas non plus de Ti ou d’AI dont on a dit qu’ils avaient des effets comparables à ceux de Nb contre la croissance anormale. S et Nb (et/ou les éléments aux effets similaires), dans les teneurs prescrites, sont donc tous deux indispensables pour obtenir assurément la faible désorientation moyenne œ recherchée, d’au plus 4,0°. The average misorientations are less than or equal to 4.3° in all the castings. But it is noted that S and Nb, when they are simultaneously present in a significant way, considerably reduce the average misorientation (œ goes down to 3.4° for casting 4 and down to 3.2° for casting 7). Only castings 1, 2, 12 and 13 do not respect all the characteristics of the alloys of the invention (fcube s 99.0%, better > 99.5%, and co < 4.0°). These castings contain practically no (cast 1) or little (cast 2) of S (and no Se and Te which could have replaced S), and no Nb (hence the fact that cast 2, although it contains 20 ppm of S, does not lead to a sufficiently low average misorientation). They also do not contain Ti or Al which have been said to have effects comparable to those of Nb against abnormal growth. S and Nb (and/or elements with similar effects), in the prescribed contents, are therefore both essential to ensure the desired low average misorientation of at most 4.0°.

Au stade actuel de la recherche, les inventeurs pensent que S (ainsi que Se et Te) est le principal élément qui contribue à l’obtention d’une faible désorientation moyenne. Toutefois, encore faut-il que cette faible désorientation moyenne ne soit pas dégradée lors des recuits du fait d’une croissance anormale. La présence de Nb (et/ou de Ta, Hf, Al, Ti, B) permet d’inhiber cette croissance anormale et d’élargir significativement la plage de température de la seule croissance normale de la composante Cube. La croissance normale se fait au détriment des autres orientations résiduelles, et les inhibiteurs que l’on a cités permettent de diminuer encore le risque que survienne, si le recuit est effectué à une température et/ou pendant une durée relativement élevées, une désorientation moyenne, qui la porterait au-delà des 4,0° qui constituent sa limite supérieure acceptable selon l’invention. Plus la teneur en S est élevée (en restant dans la plage de 20-60 ppm prescrite, pour les raisons qui ont été dites), plus le potentiel d’amélioration de la désorientation moyenne est grand. At the current stage of research, the inventors believe that S (as well as Se and Te) is the main element that contributes to obtaining a low average misorientation. However, it is still necessary that this low average misorientation is not degraded during annealing due to abnormal growth. The presence of Nb (and/or Ta, Hf, Al, Ti, B) makes it possible to inhibit this abnormal growth and to significantly broaden the temperature range of the normal growth of the Cube component alone. Normal growth occurs at the expense of the other residual orientations, and the inhibitors that have been mentioned make it possible to further reduce the risk that, if the annealing is carried out at a relatively high temperature and/or for a relatively high duration, an average misorientation may occur, which would take it beyond the 4.0° which constitutes its acceptable upper limit according to the invention. The higher the S content (staying within the prescribed 20-60 ppm range, for the reasons given), the greater the potential for improving average disorientation.

Zr, aux teneurs supérieures ou égales à 0,02%, entraine une augmentation de la TDCA et donc de la fraction d’orientation Cube, mais ne permet pas une diminution des désorientions, comme le montre la comparaison des coulées 12 et 13. Les tailles de grains sont différentes en fonction des coulées. Il découle de ce tableau que la température n’est pas le seul paramètre qui joue sur l’augmentation de la taille de grains. En comparant par exemple la coulée 3 (où TM = 1010°C) avec la coulée 13 (avec TM = 1060°C), on constate que l’alliage qui a subi le recuit à plus faible température présente pourtant une taille de grains plus élevée, la différence entre ces alliages étant la présence plus forte de Zr dans l’alliage 13. Zr ralentit donc la croissance des grains. Par ailleurs, comme on l’a vu, ces coulées 12 et 13 sont exemptes de Nb, et la désorientation moyenne œ de leurs grains n’est donc pas satisfaisante. Zr, at contents greater than or equal to 0.02%, leads to an increase in the TDCA and therefore in the Cube orientation fraction, but does not allow a reduction in misorientations, as shown by the comparison of castings 12 and 13. The grain sizes are different depending on the castings. It follows from this table that temperature is not the only parameter that affects the increase in grain size. By comparing, for example, casting 3 (where TM = 1010°C) with casting 13 (with TM = 1060°C), we see that the alloy that has undergone annealing at a lower temperature nevertheless has a larger grain size, the difference between these alloys being the greater presence of Zr in alloy 13. Zr therefore slows down grain growth. Furthermore, as we have seen, these flows 12 and 13 are free of Nb, and the average disorientation œ of their grains is therefore not satisfactory.

Les valeurs de Hc sont comprises entre 0,09 Oe et 0,35 Oe (respectivement entre 7 et 28 A/m), ce qui est cohérent dans ce type de matériau Fe-Ni50% avec la taille de grain assez faible des matériaux testés, de l’ordre de 50pm. The Hc values are between 0.09 Oe and 0.35 Oe (respectively between 7 and 28 A/m), which is consistent in this type of Fe-Ni50% material with the relatively small grain size of the tested materials, of the order of 50pm.

On va maintenant examiner les effets combinés des éléments Nb + Al, Nb + Ti etWe will now examine the combined effects of the elements Nb + Al, Nb + Ti and

Nb + B Les tableaux 3a et 3b montrent, de la même façon que pour les tableaux 1a et 1b, les compositions de différents exemples d’alliages élaborés et testés à cet effet, selon le même mode opératoire que pour les exemples des tableaux 1a, 1b et 2. Nb + B Tables 3a and 3b show, in the same way as for Tables 1a and 1b, the compositions of different examples of alloys developed and tested for this purpose, according to the same procedure as for the examples in Tables 1a, 1b and 2.

Tableaux 3a et 3b : Compositions des coulées 14-16 d’alliages Fe-48% Ni Tables 3a and 3b: Compositions of castings 14-16 of Fe-48% Ni alloys

Le tableau 4 présente, dans les mêmes conditions que le tableau 2, les caractéristiques développées par les différents alliages des tableaux 3a et 3b. Table 4 shows, under the same conditions as Table 2, the characteristics developed by the different alloys in Tables 3a and 3b.

Tableau 4 : Caractéristiques des alliages des tableaux 3a et 3b Table 4: Characteristics of the alloys in tables 3a and 3b

On montre dans le tableau 4 que lorsque à la fois Nb et soit Ti, soit Al soit B sont présents, la texture Cube développée est très aiguë, comme dans les exemples des tableaux 1a et 1b qui ne contiennent que du Nb en plus de Ni, C, Mn et S (et autres éléments résiduels donnés dans les tableaux de composition). En particulier, la coulée 16 qui a la température TDCA la plus élevée grâce à la combinaison de ses teneurs en Nb et B, présente 100% de grains d’orientation Cube avec la taille de grains la plus élevée de tous les alliages 1-16, bien que sa teneur en Nb de 0,031% soit inférieure à celle de l’alliage 7. Les désorientations moyennes des trois coulées sont équivalentes entre elles et inférieures ou égales à 4,0°, comme recherché par l’invention. Le champ coercitif évolue ici grandement, dans un rapport 4, alors que la texture est quasi identique et que la taille de grain ne varie que de 50 à 75 pm. Encore plus étonnant, le matériau à la plus grande taille de grain a le Hc de loin le plus élevé. C’est la preuve manifeste d’effets dus à une précipitation de composés, tels que probablement le nitrure de Bore (NB), qui n’ont pas gêné la croissance des grains Cube, mais ont piégé les parois de domaine magnétique. It is shown in Table 4 that when both Nb and either Ti, Al or B are present, the Cube texture developed is very sharp, as in the examples in Tables 1a and 1b which contain only Nb in addition to Ni, C, Mn and S (and other residual elements given in the composition tables). In particular, heat 16 which has the highest TDCA temperature due to the combination of its Nb and B contents, has 100% Cube-oriented grains with the largest grain size of all alloys 1-16, although its Nb content of 0.031% is lower than that of alloy 7. The average misorientations of the three heats are equivalent to each other and less than or equal to 4.0°, as sought by the invention. The coercive field changes greatly here, in a ratio of 4, while the texture is almost identical and the grain size only varies from 50 to 75 pm. Even more astonishing, the material at the highest Large grain size has by far the highest Hc. This is clear evidence of effects due to precipitation of compounds, such as probably Boron Nitride (NB), which did not hinder the growth of Cube grains, but trapped the magnetic domain walls.

L’expérience montre aussi que les effets des paramètres d’élaboration sont conformes à ce que l’homme du métier peut classiquement attendre. Experience also shows that the effects of the development parameters are consistent with what a person skilled in the art can typically expect.

Par ailleurs, comme on l’a dit, les lingots d’alliages peuvent être obtenus non par fusion classique de matières premières massives, mais par métallurgie des poudres. Moreover, as mentioned, alloy ingots can be obtained not by classical melting of massive raw materials, but by powder metallurgy.

Les recuits de recristallisation peuvent être faits en modifiant le cycle thermique par rapport à celui donné en exemple. On peut, ainsi, supprimer la montée en température à une vitesse régulée et lente, en faisant un enfournement « four chaud » du feuillard écroui, c’est-à-dire en enfournant le feuillard écroui directement dans un four préchauffé à la température de recuit. Recrystallization annealing can be done by modifying the thermal cycle compared to the one given as an example. It is thus possible to eliminate the temperature rise at a regulated and slow speed, by making a "hot furnace" charging of the work-hardened strip, that is to say by charging the work-hardened strip directly into a furnace preheated to the annealing temperature.

La quantification de la texture peut être faite par d’autres techniques d’analyse comme la diffraction des rayons X et la diffraction des neutrons. Texture quantification can be done by other analysis techniques such as X-ray diffraction and neutron diffraction.

L’expérience montre également qu’un recuit supplémentaire postérieur au recuit final, ce recuit supplémentaire étant effectué sous Ar à une température T > TM, permet d’augmenter la fraction de texture Cube sans atteindre la croissance anormale. Il s’avère que l’atmosphère d’Ar lors de ce recuit supplémentaire, empêche le développement de textures autres que la texture Cube. T ne doit, cependant, pas dépasser 1300°C pour ne pas provoquer une oxydation du métal irrémédiable en profondeur. Experience also shows that an additional annealing after the final annealing, this additional annealing being carried out under Ar at a temperature T > TM, makes it possible to increase the Cube texture fraction without reaching abnormal growth. It turns out that the Ar atmosphere during this additional annealing prevents the development of textures other than the Cube texture. T must not, however, exceed 1300°C so as not to cause irremediable oxidation of the metal in depth.

En effet, tous les exemples décrits jusqu’à présent comportaient un recuit final de texturation unique effectué sous hydrogène, donc dans une atmosphère réductrice. Indeed, all the examples described so far included a single final texturing anneal carried out under hydrogen, therefore in a reducing atmosphere.

L’expérience montre que si on applique le recuit final directement sous Argon, la fraction volumique de composante Cube et la désorientation moyenne de cette composante se dégradent quelque peu par rapport à ce qu’on obtiendrait en pratiquant un recuit final directement sous atmosphère réductrice. Experience shows that if the final annealing is applied directly under Argon, the volume fraction of the Cube component and the average disorientation of this component deteriorate somewhat compared to what would be obtained by carrying out a final annealing directly under a reducing atmosphere.

Mais l’expérience montre aussi que si on effectue, après le recuit final de texturation sous atmosphère réductrice, un recuit supplémentaire dans une atmosphère non oxydante ou peu oxydante, par exemple sous argon, hélium, hydrogène + argon, voire azote si on en contrôle strictement la teneur résiduelle en oxygène et le point de rosée, à plus haute température, soit entre 20 et 200°C de plus que celle du recuit final de texturation précédemment évoqué, durant 30 min à 4 h, alors le développement de la texture Cube se poursuit (diminution de la désorientation moyenne, augmentation de la fraction volumique) sans croissance anormale. Ce phénomène de blocage de la croissance anormale s’expliquerait par une oxydation légère des joints de grain, n’empêchant pas la plupart des mouvements des joints de grains (d’où le perfectionnement de la texture Cube) mais qui serait néanmoins suffisante pour inhiber le développement des germes de la croissance anormale. But experience also shows that if, after the final texturing annealing in a reducing atmosphere, an additional annealing is carried out in a non-oxidizing or slightly oxidizing atmosphere, for example under argon, helium, hydrogen + argon, or even nitrogen if the residual oxygen content and the dew point are strictly controlled, at a higher temperature, i.e. between 20 and 200°C higher than that of the final texturing annealing previously mentioned, for 30 min to 4 h, then the development of the Cube texture continues (reduction of the average disorientation, increase of the volume fraction) without abnormal growth. This phenomenon of blocking abnormal growth could be explained by a slight oxidation of the grain boundaries, which does not prevent most of the grain boundary movements (hence the improvement of the Cube texture) but which would nevertheless be sufficient to inhibit the development of abnormal growth seeds.

L’invention permet d’obtenir un matériau qui ressemble à un monocristal parce qu’une majorité des grains ont une même orientation à quelques degrés près (moins de 10,0° par rapport à l’orientation Cube idéale) et présentent une désorientation moyenne d’au plus 4,0°. The invention makes it possible to obtain a material that resembles a single crystal because a majority of the grains have the same orientation to within a few degrees (less than 10.0° from the ideal Cube orientation) and have an average misorientation of at most 4.0°.

Les feuillards selon l’invention peuvent, après avoir été éventuellement découpés, être utilisés notamment pour les applications suivantes. The strips according to the invention can, after having been optionally cut, be used in particular for the following applications.

Ces feuillards hypertexturés Cube peuvent être utilisés comme substrats dans la fabrication des cellules photovoltaïques par remplacement des substrats de verres et de céramiques qui sont fragiles et durs. Les feuillards métalliques texturés selon l’invention permettent une bonne épitaxie du dépôt de Si et peuvent ainsi accroître le rendement des cellules photovoltaïques. These hypertextured Cube foils can be used as substrates in the manufacture of photovoltaic cells by replacing glass and ceramic substrates which are fragile and hard. The textured metal foils according to the invention allow good epitaxy of Si deposition and can thus increase the efficiency of photovoltaic cells.

Ces feuillards hypertexturés Cube peuvent être utilisés comme substrats dans la fabrication des câbles supraconducteurs. Ils confèrent les propriétés mécaniques adéquates au matériau supraconducteur pris dans son ensemble, et optimisent la densité de courant des câbles. These hypertextured Cube foils can be used as substrates in the manufacture of superconducting cables. They provide the appropriate mechanical properties to the superconducting material as a whole and optimize the current density of the cables.

Ces feuillards hypertexturés Cube sont aussi très avantageux pour les applications magnétiques. Tous les grains de la microstructure ont des directions de facile aimantation <100> sur les deux directions DL et DT. On peut ainsi les utiliser pour constituer des noyaux de transformateurs de courants bas bruit et les applications qui utilisent deux directions orthogonales de passage du flux magnétique (transformateurs aéronautiques...). These hypertextured Cube strips are also very advantageous for magnetic applications. All grains in the microstructure have easy magnetization directions <100> in both DL and DT directions. They can therefore be used to form low-noise current transformer cores and applications that use two orthogonal directions of magnetic flux passage (aeronautical transformers, etc.).

Les tableaux 5a et 5b montrent, de la même façon que pour les tableaux 1a et 1b, les compositions de différents exemples d’alliages élaborés et testés, selon le même mode opératoire que pour les exemples des tableaux 1a, 1b et 2. Tables 5a and 5b show, in the same way as for Tables 1a and 1b, the compositions of different examples of alloys produced and tested, according to the same procedure as for the examples in Tables 1a, 1b and 2.

Tableaux 5a et 5b : Compositions des coulées 17-19 d’alliages Fe-48% Ni Tables 5a and 5b: Compositions of castings 17-19 of Fe-48% Ni alloys

Le tableau 6 présente, dans les mêmes conditions que le tableau 2, les caractéristiques développées par les différents alliages des tableaux 5a et 5b. Table 6 shows, under the same conditions as Table 2, the characteristics developed by the different alloys in Tables 5a and 5b.

Tableau 6 : Caractéristiques des alliages des tableaux 5a et 5b Table 6: Characteristics of the alloys in Tables 5a and 5b

Claims

REVENDICATIONS 1.- Procédé de préparation d’un feuillard en alliage fer-nickel austénitique, caractérisé en ce que : 1.- Process for preparing an austenitic iron-nickel alloy strip, characterized in that: - on prépare, par fusion, coulée et mise en forme à chaud, ou par métallurgie des poudres, un demi-produit d’un alliage dont la composition consiste en, en pourcentages pondéraux : - a semi-finished product of an alloy is prepared by melting, casting and hot forming, or by powder metallurgy, the composition of which consists of, in weight percentages: - 30% < Ni < 60% ; - 30% < Ni < 60%; - traces < Co < 10% ; - traces < Co < 10%; - traces < Mn < 3% ; - traces < Mn < 3%; - traces < Cu < 10% ; - traces < Cu < 10%; - traces < Mo + W + Cr + V < 10% ; - traces < Mo + W + Cr + V < 10%; - traces < Si < 4% ; - traces < If < 4%; - traces < C < 500 ppm, avec, de préférence 30 ppm < C, mieux 50 ppm < C, et, de préférence, C < 200 ppm, mieux C < 150 ppm ; - traces < C < 500 ppm, with, preferably 30 ppm < C, better 50 ppm < C, and, preferably, C < 200 ppm, better C < 150 ppm; - traces < Zr + Hf < 500 ppm, de préférence traces < Zr + Hf < 100 ppm ;- traces < Zr + Hf < 500 ppm, preferably traces < Zr + Hf < 100 ppm; - 20 ppm < S + Se + Te < 60 ppm ; - 20 ppm < S + Se + Te < 60 ppm; - 0,01% < Nb + Ta + Hf + Al + Ti + B < 0,5% ; - 0.01% < Nb + Ta + Hf + Al + Ti + B < 0.5%; - traces < Al < 0,02% ; - traces < Al < 0.02%; - traces < Ti < 0,06% ; - traces < Ti < 0.06%; - traces < B < 0,06% ; le reste étant du Fe et des impuretés résultant de l’élaboration ; - traces < B < 0.06%; the remainder being Fe and impurities resulting from the production; - on lamine à chaud ledit demi-produit à une température de 1000 à 1300°C, de préférence de 1100 à 1250°C, jusqu’à l’obtention d’une bande d’épaisseur (6LAC) de 4 à 10 mm, de préférence de 4,5 à 8 mm ; - said semi-finished product is hot rolled at a temperature of 1000 to 1300°C, preferably 1100 to 1250°C, until a strip with a thickness (6LAC) of 4 to 10 mm, preferably 4.5 to 8 mm, is obtained; - on lamine à froid ladite bande, en une ou plusieurs étapes, jusqu’à une épaisseur finale (ef) avec un taux de réduction global (TR) d’au moins 90%, de préférence au moins 95%, pour obtenir un feuillard ; et - said strip is cold rolled, in one or more stages, to a final thickness (e f ) with an overall reduction rate (TR) of at least 90%, preferably at least 95%, to obtain a strip; and - on exécute un recuit final de recristallisation du feuillard, de préférence un recuit statique, à une température comprise entre, d’une part, 1000°C, de préférence 1020°C, mieux 1030°C, et, d’autre part, la température de début de croissance anormale (TDCA) diminuée de 20°C, pendant 30 à 600 min, ledit recuit final de recristallisation ayant lieu dans une atmosphère réductrice. - a final recrystallization annealing of the strip is carried out, preferably a static annealing, at a temperature between, on the one hand, 1000°C, preferably 1020°C, better still 1030°C, and, on the other hand, the abnormal growth start temperature (TDCA) reduced by 20°C, for 30 to 600 min, said final recrystallization annealing taking place in a reducing atmosphere. 2.- Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le laminage à froid est effectué en plusieurs étapes, et en ce qu’au moins une de ces étapes est effectuée avec un taux de réduction d’au plus 20%, de préférence au plus 15%. 2.- Method according to claim 1, characterized in that the cold rolling is carried out in several stages, and in that at least one of these stages is carried out with a reduction rate of at most 20%, preferably at most 15%. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le recuit de recristallisation du feuillard est effectué à partir de la température ambiante avec une vitesse de montée en température, jusqu’à la température de recuit, comprise entre 0,1 et 10°C/min. 3.- Method according to claim 1 or 2, characterized in that the recrystallization annealing of the strip is carried out from room temperature with a temperature rise rate, up to the annealing temperature, of between 0.1 and 10°C/min. 4.- Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, après le recuit statique de recristallisation du feuillard, la vitesse de descente en température du feuillard jusqu’à la température ambiante est supérieure à ce qu’a été la vitesse de montée en température du feuillard pendant le recuit statique de recristallisation. 4.- Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that, after the static recrystallization annealing of the strip, the rate of temperature reduction of the strip to ambient temperature is greater than the rate of temperature rise of the strip during the static recrystallization annealing. 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’on ajuste les paramètres des laminages et des traitements thermiques pour que la taille moyenne des grains soit < 50 pm à un moment situé entre la fin du laminage à chaud et un moment où l’épaisseur de la bande est d’au moins 1 mm. 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rolling and heat treatment parameters are adjusted so that the average grain size is < 50 pm at a time between the end of hot rolling and a time when the thickness of the strip is at least 1 mm. 6.- Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’on intercale, entre deux des étapes de laminage à froid, un recuit intermédiaire de recristallisation à une température située entre 600 et 1000°C, pendant 30 s à 10 heures, et en ce que les étapes de laminage à froid suivant ledit recuit de recristallisation ont un taux de réduction cumulé d’au moins 90%, de préférence au moins 95%. 6.- Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that an intermediate recrystallization annealing at a temperature between 600 and 1000°C is inserted between two of the cold rolling steps, for 30 s to 10 hours, and in that the cold rolling steps following said recrystallization annealing have a cumulative reduction rate of at least 90%, preferably at least 95%. 7.- Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’on intercale, entre au moins deux des étapes du laminage à froid, un ou des recuit(s) intermédiaire(s) de restauration effectué(s) entre 500 et 700°C, de durée 30 s à 24 heures, en évitant la recristallisation du matériau, le ou lesdits recuits intermédiaires de restauration ayant lieu postérieurement audit recuit intermédiaire de recristallisation éventuel. 7.- Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that one or more intermediate restoration annealing operations carried out between 500 and 700°C, lasting 30 s to 24 hours, are inserted between at least two of the cold rolling stages, avoiding recrystallization of the material, said intermediate restoration annealing operation(s) taking place after said possible intermediate recrystallization annealing operation. 8.- Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’on effectue un recuit supplémentaire sous argon, ou azote, ou hélium, ou hydrogène + argon, ou hydrogène + azote, après le recuit final de texturation sous atmosphère réductrice et à une température plus élevée de 20 à 200°C, de préférence de 50 à 200°C, que la température du recuit de recristallisation, pendant entre 30 min et 4 h. 8.- Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that an additional annealing is carried out under argon, or nitrogen, or helium, or hydrogen + argon, or hydrogen + nitrogen, after the final texturing annealing under a reducing atmosphere and at a temperature 20 to 200°C higher, preferably 50 to 200°C, than the temperature of the recrystallization annealing, for between 30 min and 4 h. 9.- Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’on exécute un polissage mécanique et/ou décapage chimique de la surface de la bande, à une ou des étapes intermédiaires entre la fin du laminage à chaud et l’obtention de l’épaisseur finale du feuillard, de préférence avant le début du laminage à froid ou avant le recuit intermédiaire de recristallisation éventuel. 9.- Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that mechanical polishing and/or chemical pickling of the surface of the strip is carried out, at one or more intermediate stages between the end of hot rolling and obtaining the final thickness of the strip, preferably before the start of cold rolling or before the possible intermediate recrystallization annealing. 10.- Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’on exécute une découpe du feuillard avant ledit recuit final de recristallisation, de préférence une découpe par un moyen non mécanique. 10.- Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that a cutting of the strip is carried out before said final recrystallization annealing, preferably a cutting by non-mechanical means. 11.- Feuillard en alliage fer-nickel austénitique, caractérisé en ce que sa composition consiste en, en pourcentages pondéraux : 11.- Austenitic iron-nickel alloy strip, characterized in that its composition consists of, in weight percentages: - 30% < Ni < 60% ; - 30% < Ni < 60%; - traces < Co < 10% ; - traces < Co < 10%; - traces < Mn < 3% ; - traces < Mn < 3%; - traces < Cu < 10% ; - traces < Cu < 10%; - traces < Mo + W + Cr + V < 10% ; - traces < Mo + W + Cr + V < 10%; - traces < Si < 4% ; - traces < If < 4%; - traces < C < 500 ppm, avec, de préférence 30 ppm < C, mieux 50 ppm < C, et, de préférence, C < 200 ppm, mieux C < 150 ppm ; - traces < C < 500 ppm, with, preferably 30 ppm < C, better 50 ppm < C, and, preferably, C < 200 ppm, better C < 150 ppm; - traces < Zr + Hf < 500 ppm, de préférence traces < Zr + Hf < 100 ppm ; - traces < Zr + Hf < 500 ppm, preferably traces < Zr + Hf < 100 ppm; - 20 ppm < S + Se + Te < 60 ppm ; - 20 ppm < S + Se + Te < 60 ppm; - 0,01 % < Nb + Ta + Hf + Al + Ti + B < 0,5% ; - 0.01% < Nb + Ta + Hf + Al + Ti + B < 0.5%; - traces < Al < 0,02% ; - traces < Al < 0.02%; - traces < Ti < 0,06% ; - traces < Ti < 0.06%; - traces < B < 0,06% ; le reste étant du Fe et des impuretés résultant de l’élaboration ; en ce que sa fraction de grains d’orientation Cube {100}<001 > est d’au moins 99,0%, de préférence au moins 99,5%, les grains d’orientation Cube {100}<001 > ayant une désorientation par rapport à l’orientation Cube (100)[001] idéale d’au plus 10,0°, la direction considérée pour déterminer la désorientation étant, pour chacun des grains, celle parmi les directions <100> la plus proche de la direction de laminage (DL), en ce que la désorientation moyenne (œ) des grains d’orientation Cube {100}<001 >, par rapport à l’orientation cube (100)[001] idéale, est inférieure ou égale à 4,0°, et en ce que le diamètre équivalent moyen de tous les grains du feuillard est compris entre 40 et 200 pm. - traces < B <0.06%; the remainder being Fe and impurities resulting from the production; in that its fraction of Cube {100}<001 > orientation grains is at least 99.0%, preferably at least 99.5%, the Cube {100}<001 > orientation grains having a misorientation relative to the ideal Cube (100)[001] orientation of at most 10.0°, the direction considered for determining the misorientation being, for each of the grains, that among the <100> directions closest to the rolling direction (DL), in that the average misorientation (œ) of the Cube {100}<001 > orientation grains, relative to the ideal Cube (100)[001] orientation, is less than or equal to 4.0°, and in that the average equivalent diameter of all the grains of the strip is between 40 and 200 pm. 12.- Substrat pour cellule photovoltaïque, caractérisé en ce qu’il a été obtenu à partir d’un feuillard selon la revendication 11. 12.- Substrate for photovoltaic cell, characterized in that it was obtained from a strip according to claim 11. 13.- Substrat pour câble supraconducteur, caractérisé en ce qu’il a été obtenu à partir d’un feuillard selon la revendication 11. 13.- Substrate for superconducting cable, characterized in that it has been obtained from a strip according to claim 11. 14.- Elément de noyau de transformateur de courant électrique, caractérisé en ce qu’il a été obtenu à partir d’un feuillard selon la revendication 11. 14.- Core element of an electric current transformer, characterized in that it was obtained from a strip according to claim 11.
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