CA2714218C

CA2714218C - Process for manufacturing austenitic stainless steel plate having high mechanical properties, and plate thus obtained

Info

Publication number: CA2714218C
Application number: CA2714218A
Authority: CA
Inventors: Jean-Christophe Glez; Valerie Kostoj
Original assignee: ArcelorMittal Stainless France SA
Current assignee: Aperam Stainless France SA
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2013-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: BRPI0908996A2; US20110061776A1; EP2257652A2; BRPI0908996B1; EP2103705A1; WO2009115702A2; TWI405858B; EP2257652B1; JP2011528751A; TW200951233A; KR20100124774A; CA2714218A1; ES2543356T3; CN101965416A; WO2009115702A3

Abstract

The invention relates to a hot-rolled plate made of austenitic stainless steel, the chemical composition of which comprises, the contents being expressed by weight: 0.015% = C = 0.030%; 0.5% = Mn = 2%; Si = 2%; 16.5% = Cr = 18%; 6% = Ni = 7%; S = 0.015%, P = 0.045%; Al = 0.050%; 0.15% = Nb = 0.31%; 0.12% = N = 0.16%; the Nb and N contents being such that: Nb/8+0, 1%, = N = Nb/8+0, 12%, and, optionally: Mo = 0.6% and 0.0005% = B = 0.0025%, the balance of the composition consisting of iron and inevitable impurities resulting from the smelting.

Description

WO 2009/11570 WO 2009/11570

2 1 PCT/FR2009/000225 PROCEDE DE FABRICATION DE TOLES D'ACIER INOXYDABLE AUSTENITIQUE
A HAUTES CARACTERISTIQUES MECANIQUES, ET TOLES AINSI OBTENUES
La présente invention concerne la fabrication de tôles laminées à chaud d'aciers inoxydables austénitiques présentant des caractéristiques mécaniques élevées, et notamment une combinaison de résistance mécanique et d'allongement réparti très avantageuse.
Pour la fabrication d'éléments de structure dans l'industrie automobile, on utilise couramment différentes nuances de tôles d'aciers au carbone revêtues présentant des microstructures plus ou moins complexes. Les pièces sont réalisées à partir de tôles d'épaisseur allant de 1 à 3 mm. Pour certaines pièces, on souhaiterait cependant disposer simultanément d'une résistance à
la corrosion plus élevée alliée à une grande capacité de déformation de façon à réaliser des pièces avec un emboutissage complexe. On sait par ailleurs que les aciers inoxydables austénitiques sont couramment utilisés en raison de leur excellente tenue à la corrosion et de leurs caractéristiques mécaniques, en particulier de leur ductilité élevée. On connaît par exemple des aciers inoxydables austénitiques désignés selon les normes EN 10088-1 par la référence 1.4318, dont la composition contient (teneur exprimée en poids) : C0,030cY0, Mn,00%, F:1_ 0,045%, S),015 /0, Cr: 16,50 à 18,50%, Ni: 6,00 à 8,00%, N : 0.10 à 0.20%. Ces aciers présentent des hautes caractéristiques mécaniques du fait de la formation de martensite lors de la déformation à température ambiante. Les caractéristiques mécaniques typiques de ces aciers à l'état recuit sont les suivantes : Limite d'élasticité
Rp0,2 (limite d'élasticité conventionnelle correspondant -- à -- 0,2%
d'allongement): 300-400 MPa, allongement réparti : A 45%, Rm (résistance maximale) 700 MPa. Produit P= Rp0,2 (MPa) x allongement réparti =
environ 15750 MPa.%. Il est possible d'utiliser ces nuances à l'état écroui par laminage à froid : C850, C1000 ¨ Norme EN-10088-2, ces désignations correspondant respectivement à une résistance mécanique minimale de 850 et de 1000MPa. L'augmentation de limite d'élasticité conférée par cette opération (Rp0,2 600MPa) se traduit par une diminution simultanée de l'allongement (A=30%). Le produit P atteint alors 18000 MPa.% environ. Ces caractéristiques sont satisfaisantes pour certaines applications. Elles demeurent néanmoins insuffisantes dans le cas où l'on souhaite des hautes résistances en service, par exemple pour un gain en allègement, et une grande aptitude pour les opérations de mise en forme préalables.
Une méthode alternative à l'écrouissage par laminage à froid est un écrouissage par laminage à chaud à une température suffisamment basse.
Cette méthode confère un meilleur compromis allongement - résistance, mais to présente l'inconvénient majeur de conduire = à des localisations de la déformation lors de la mise en forme, se traduisant par des vermiculures.
Pour éviter ces vermiculures sur l'acier standard 1.4318 non recristallisé
après laminage à chaud, il est nécessaire d'effectuer un recuit après le laminage à chaud.
Le but de l'invention est donc de disposer de tôles laminées à chaud d'acier inoxydable austénitique à caractéristiques mécaniques supérieures ou équivalentes à celles des nuances du type 1.4318 présentées ci-dessus, à
fabrication économique, ne présentant pas de sensibilité à l'apparition de vermiculures.
L'invention a également pour but de disposer de tôles laminées à chaud d'acier inoxydable austénitique présentant un produit P supérieur à
21000 MPa.%, pouvant être associé à une limite d'élasticité Rp0,2 supérieure à 650MPa, ou bien à un allongement réparti supérieur à 45%.
A cet effet, l'invention a pour objet une tôle laminée à chaud en acier inoxydable austénitique dont le produit P (Rp0,2 (MPa) x allongement réparti (%)) est supérieur à 21000 MPa.% et dont la composition chimique comprend, les teneurs étant exprimées en poids : 0,015% É_ C É 0,030%
0,5% <Mn É 2% Si É 2%, 16,5%É Cr 5. 18%, 6%É. Ni É 7%, S É 0,015%, PÉ
0,045%, Al É 0,050%, 0,15%É Nb É. 0,31%, 0,12 %É N É 0,16%, les teneurs en Nb et en N étant telles que:
Nb/8+0,1% 5 N Nb/8+0,12%, B 5 0,0025%, Mo 5 0,6%, à titre optionnel :
0,0005% 5 B 5 0,0025%, le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés WO 2009/115702 2 1 PCT / FR2009 / 000225 PROCESS FOR MANUFACTURING AUSTENITIC STAINLESS STEEL SHEET
HIGH MECHANICAL CHARACTERISTICS, AND SHEETS SO OBTAINED
The present invention relates to the manufacture of hot-rolled sheet of austenitic stainless steels with high mechanical properties, and in particular a combination of mechanical and distributed elongation very advantageous.
For the manufacture of structural elements in the automotive industry, commonly uses different grades of coated carbon steel plate presenting more or less complex microstructures. The pieces are made from sheets of thickness ranging from 1 to 3 mm. For some However, we would like to have at the same time a resistance to higher corrosion combined with high deformation capacity so to make parts with complex stamping. We know moreover that austenitic stainless steels are commonly used because their excellent resistance to corrosion and their characteristics in particular their high ductility. We know, for example austenitic stainless steels designated according to EN 10088-1 1.4318, the composition of which contains (expressed in terms of weight): C0.030cY0, Mn, 00%, F: 1 0.045%, S), 015/0, Cr: 16.50 to 18.50%, Ni: 6.00 to 8.00%, N: 0.10 to 0.20%. These steels have high mechanical characteristics due to the formation of martensite during deformation at room temperature. Mechanical characteristics typical of these steels in the annealed state are the following:
elastic Rp0.2 (corresponding conventional yield strength -- at 0,2%
of elongation): 300-400 MPa, elongation distributed: A 45%, Rm (resistance maximum) 700 MPa. Product P = Rp0.2 (MPa) x extended elongation =
about 15750 MPa.%. It is possible to use these shades in the hardened state by cold rolling: C850, C1000 ¨ Standard EN-10088-2, these designations corresponding respectively to a minimum strength of 850 and 1000MPa. The increase of elastic limit conferred by this operation (Rp0.2 600MPa) results in a simultaneous decrease of the elongation (A = 30%). The product P then reaches about 18,000 MPa. These characteristics are satisfactory for some applications. They nevertheless remain insufficient in the event of high expectations resistors in use, for example for a gain in relief, and a great aptitude for previous formatting operations.
An alternative method to cold rolling hardening is a hardening by hot rolling at a sufficiently low temperature.
This method confers a better compromise lengthening - resistance, but to the major disadvantage of driving = to locations of the deformation during shaping, resulting in vermiculations.
To avoid these vermiculures on standard steel 1.4318 not recrystallized after hot rolling, it is necessary to carry out an annealing after hot rolling.
The object of the invention is therefore to have steel hot-rolled sheet austenitic stainless steel with superior mechanical characteristics or equivalent to those grades of type 1.4318 presented above, to economic manufacture, not showing any sensitivity to the appearance of vermiculations.
The invention also aims to have hot-rolled sheets austenitic stainless steel having a product P greater than 21000 MPa.%, Which may be associated with a higher yield strength Rp0.2 at 650 MPa, or at a distributed elongation greater than 45%.
For this purpose, the subject of the invention is a hot-rolled sheet of steel austenitic stainless steel whose product P (Rp0.2 (MPa) x extended elongation (%)) is greater than 21000 MPa.% and the chemical composition of which includes, the contents being expressed by weight: 0.015% É_ C É 0.030%
0.5% <Mn E 2% If É 2%, 16.5% É Cr 5. 18%, 6% É. N / A 7%, S E 0.015%, WE
0.045%, Al, 0.050%, 0.15% SDS. 0.31%, 0.12% N E 0.16%, grades in Nb and N being such that:
Nb / 8 + 0.1% 5 Nb / 8 + 0.12%, B 5 0.0025%, Mo +0.6%, optionally:
0.0005% 5 B 5 0.0025%, the remainder of the composition being iron and impurities WO 2009/115702

3 PCT/FR2009/000225 inévitables résultant de l'élaboration.
Selon un mode préféré, les teneurs en niobium et en azote de l'acier exprimées en poids sont telles que:0,20% Nb 0,31%, 0,12% < N 0,16%.
L'invention a également pour objet une tôle laminée à chaud en acier inoxydable austénitique selon l'une quelconque des compositions ci-dessus, dont la limite d'élasticité Rp0,2 est supérieure à 650 MPa, caractérisée en ce que la taille moyenne de grain austénitique de l'acier est inférieure à 6 microns, que la fraction surfacique non recristallisée est comprise entre 30 et 70%, et que le niobium se trouve totalement sous forme de précipités.
L'invention a également pour objet une tôle laminée à chaud en acier inoxydable austénitique selon l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus, dont l'allongement réparti est supérieur à 45%, caractérisée en ce que le niobium n'est pas totalement précipité.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une tôle laminée à chaud en acier inoxydable austénitique dont la limite d'élasticité
Rp0,2 est supérieure à 650MPa, selon lequel on approvisionne un demi-produit d'acier de composition selon l'une quelconque des compositions ci-dessus, puis on réchauffe le demi-produit à une température comprise entre 1250 C et 1320 C, puis on lamine le demi-produit avec une température de fin de laminage inférieure à 990 C et un taux de réduction cumulé c sur les deux dernières cages finisseuses, supérieur à 30%.
Selon un mode particulier, on approvisionne un demi-produit d'acier de composition ci-dessus contenant 0,20% Nb 0,31%, 0,12% N 0,16%, puis on lamine le demi-produit avec une température de fin de laminage inférieure à 970 C.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une tôle laminée à chaud en acier inoxydable austénitique dont l'allongement réparti est supérieur à 45%, selon lequel on approvisionne un demi-produit d'acier de composition selon l'une quelconque des compositions ci-dessus, puis on réchauffe le demi-produit à une température comprise entre 1250 C et 1320 C, puis on lamine le demi-produit avec une température de fin de laminage supérieure à 1000 C. 3 PCT / FR2009 / 000225 inevitable resulting from the elaboration.
In a preferred mode, the niobium and nitrogen contents of the steel expressed by weight are such that: 0.20% Nb 0.31%, 0.12% <N 0.16%.
The subject of the invention is also a hot-rolled sheet of steel austenitic stainless according to any one of the above compositions, whose yield strength Rp0,2 is greater than 650 MPa, characterized in that that the average austenitic grain size of the steel is less than 6 microns, that the non-recrystallized surface fraction is between and 70%, and that the niobium is totally in the form of precipitates.
The subject of the invention is also a hot-rolled sheet of steel austenitic stainless steel according to any of the above above, whose distributed elongation is greater than 45%, characterized in that that niobium is not totally precipitated.
The invention also relates to a method of manufacturing a sheet metal hot-rolled austenitic stainless steel whose yield strength Rp0,2 is greater than 650MPa, according to which one supplies a half a composition steel product according to any one of the compositions top, then heat the semi-finished product to a temperature between 1250 C and 1320 C, and then the semi-finished product with a temperature of end of rolling less than 990 C and a cumulative reduction rate c on last two finishing stands, greater than 30%.
In a particular embodiment, a semi-finished steel product is supplied above composition containing 0.20% Nb 0.31%, 0.12% N 0.16%, then the semi-finished product is rolled with a temperature of end of rolling less than 970 C.
The invention also relates to a method of manufacturing a sheet metal hot-rolled austenitic stainless steel whose distributed elongation is greater than 45%, according to which a semi-finished steel product is composition according to any one of the compositions above, and then heats the semi-finished product at a temperature between 1250 C and 1320 C, then the semi-finished product is rolled out with an end temperature of rolling greater than 1000 C.

4 L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une tôle laminée à chaud en acier inoxydable austénitique dont le produit P
(Rp0,2 (MPa) x allongement réparti (%)) est supérieur à 21000 MPa.%, selon lequel on approvisionne un demi-produit d'acier de composition selon l'une quelconque des compositions ci-dessus-,- puis on réchauffe le demi-produit à
une température comprise entre 1250 C et 1320 C, puis on lamine à chaud le demi-produit.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une tôle laminée à chaud en acier inoxydable selon l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus, ou lo fabriquée par l'un quelconque des procédés ci-dessus, pour la fabrication d'éléments structuraux dans le domaine automobile.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description ci-dessous, donnée à titre d'exemple.
Après de nombreux essais, les inventeurs ont montré que les différentes exigences rapportées ci-dessus étaient satisfaites en observant les conditions suivantes :
En ce qui concerne la composition chimique de l'acier, la teneur en carbone doit être inférieure ou égale à 0,030% afin d'éviter les risques de sensibilisation à la corrosion intergranulaire. Dans le but d'obtenir une limite d'élasticité supérieure à 650 MPa, la teneur en carbone doit être supérieure ou égale à 0,015 %.
Le manganèse, comme le silicium, est un élément connu pour ses propriétés désoxydantes à l'état liquide et pour accroître la ductilité à chaud, en particulier en se combinant avec le soufre. D'autre part, à température ambiante, il favorise la stabilité de la phase austénitique et diminue l'énergie de défaut d'empilement. Il augmente également la solubilité de l'azote. Ces effets favorables sont obtenus d'une manière économique lorsque la teneur en manganèse est comprise entre 0,5 et 2%.
Comme le manganèse, le silicium est un élément ajouté usuellement dans le but de désoxyder l'acier liquide. Le silicium augmente également la limite d'élasticité et la résistance, par durcissement en solution solide ou par son action sur la teneur en ferrite S. Cependant, au-delà de 2%, la soudabilité et WO 2009/115702 4 The invention also relates to a method of manufacturing a sheet metal hot-rolled austenitic stainless steel whose product P
(Rp0.2 (MPa) x extended elongation (%)) is greater than 21000 MPa.%, According to supplying a semi-finished steel product of composition according to one any of the above compositions -, - then the half-product is heated to a temperature of between 1250.degree. C. and 1320.degree. C., and the semi-finished product.
Another subject of the invention is the use of a hot-rolled sheet in stainless steel according to any of the above features, or lo manufactured by any of the above methods, for the manufacturing structural elements in the automotive field.
Other features and advantages of the invention will become apparent in the course of the description below, given as an example.
After many tests, the inventors have shown that the different requirements reported above were met by observing the conditions following:
With regard to the chemical composition of steel, the carbon content must be less than or equal to 0.030% in order to avoid the risks of sensitization to intergranular corrosion. In order to obtain a limit elasticity greater than 650 MPa, the carbon content must be higher than or equal to 0.015%.
Manganese, like silicon, is an element known for its properties deoxidizing in the liquid state and to increase the hot ductility, in particularly by combining with sulfur. On the other hand, at ambient, it promotes the stability of the austenitic phase and decreases energy stack fault. It also increases the solubility of nitrogen. These favorable effects are achieved economically when the in manganese is between 0.5 and 2%.
Like manganese, silicon is an element usually added in the purpose of deoxidizing liquid steel. Silicon also increases the limit elasticity and strength, by hardening in solid solution or by its action on the ferrite content S. However, beyond 2%, the weldability and WO 2009/115702

5 PCT/FR2009/000225 la ductilité à chaud sont réduites.
Le chrome est un élément bien connu pour accroître la résistance à
l'oxydation et à la corrosion en milieu aqueux. Cet effet est obtenu d'une manière satisfaisante lorsque sa teneur est entre 16,5% et 18%.
Le nickel est un élément indispensable pour assurer une stabilité suffisante de la structure austénitique de l'acier à température ambiante. La teneur optimale doit être déterminée en relation avec d'autres éléments de la composition à caractère alphagène tels que le chrome, ou ceux à caractère gammagène tels que le carbone et l'azote. Son effet sur la stabilité de la lo structure est suffisant lorsque sa teneur est supérieure ou égale à 6%.
Au-delà de 7%, le coût de production croît excessivement en raison de la cherté
de cet élément d'addition.
Le molybdène permet d'augmenter la résistance à la piqûration. A titre optionnel, une addition de molybdène en quantité allant jusqu'à 0,6% peut être effectuée.
Le bore permet d'améliorer la forgeabilité de l'acier. A titre optionnel une addition de bore en quantité comprise entre 0,0005 et 0,0025% peut être effectuée. Une addition en quantité supérieure diminuerait de façon critique la température de brûlure.
Le soufre est un élément qui dégrade particulièrement la forgeabilité à chaud et la résistance à la corrosion, sa teneur doit être maintenue inférieure ou égale à 0,015%.
Le phosphore dégrade de même la ductilité à chaud, sa teneur doit être inférieure à 0,045% pour obtenir des résultats satisfaisants.
L'aluminium est un puissant agent de désoxydation du métal liquide. En combinaison avec les teneurs en silicium et en manganèse évoquées plus haut, un effet optimal est obtenu lorsque sa teneur est inférieure ou égale à
0,050%.
Le niobium et l'azote sont des éléments importants de l'invention en vue de la fabrication d'aciers inoxydables austénitiques à hautes caractéristiques mécaniques.
Le niobium retarde la recristallisation lors du laminage à chaud : pour une température de fin de laminage à chaud donnée, son addition conduit à

WO 2009/115702 5 PCT / FR2009 / 000225 the hot ductility are reduced.
Chromium is a well known element for increasing resistance to oxidation and corrosion in an aqueous medium. This effect is obtained from a satisfactorily when its content is between 16.5% and 18%.
Nickel is an indispensable element to ensure sufficient stability of the austenitic structure of steel at room temperature. Content should be determined in relation to other elements of the alphagene-like composition such as chromium, or those with character gammagene such as carbon and nitrogen. Its effect on the stability of the structure is sufficient when its content is greater than or equal to 6%.
At-beyond 7%, the cost of production increases excessively because of the high price of this element of addition.
Molybdenum increases the resistance to pitting. As optional, an addition of molybdenum up to 0.6% can to be carried out.
Boron improves the forgeability of steel. As an option addition of boron in an amount between 0.0005 and 0.0025% may be performed. A higher addition would decrease critically the burning temperature.
Sulfur is an element that particularly degrades hot forgeability and the resistance to corrosion, its content must be kept lower or equal to 0.015%.
Phosphorus also degrades hot ductility, its content must be less than 0.045% to obtain satisfactory results.
Aluminum is a powerful deoxidation agent for the liquid metal. In combination with the levels of silicon and manganese evoked more high, an optimal effect is obtained when its content is less than or equal to 0.050%.
Niobium and nitrogen are important elements of the invention with a view to manufacture of austenitic stainless steels with high characteristics mechanical.
Niobium delays recrystallization during hot rolling: for a given hot rolling end temperature, its addition leads to WO 2009/115702

6 PCT/FR2009/000225 conserver un taux d'écrouissage plus élevé (on parle de laminage à chaud écrouissant ), accroissant ainsi la résistance de l'acier. Il est généralement utilisé comme le Ti pour lutter contre la formation de carbures de chrome (aciers inoxydables austénitiques stabilisés au Nb EN 1.4580 et EN 1.4550).
Enfin, il peut conduire à la formation de phase intermétallique conférant une amélioration de la tenue au fluage.
L'azote est un élément durcissant en solution solide interstitielle, qui augmente tout particulièrement la limite d'élasticité à ce titre. Il est également connu, en solution solide, comme un puissant stabilisateur de la phase austénitique et comme retardateur de la précipitation des carbures de chrome Cr23C6. La solubilité de l'azote lors de la solidification connaît un maximum.

Une teneur trop élevée conduit à la formation de défauts volumiques dans le métal.
L'addition conjointe de niobium et d'azote en vue d'un durcissement est peu usuelle dans les aciers inoxydables austénitiques. Dans le cadre de l'invention, on a mis en évidence que les aciers inoxydables dont la composition est proche de celle des aciers 1.4318 évoqués plus haut, bénéficiaient avantageusement d'une addition conjointe particulière de niobium et d'azote, optimisée en vue d'obtenir certaines propriétés mécaniques dans des conditions précises qui vont être exposées :
En premier lieu, on amis en évidence qu'une teneur en azote allant de 0,12 à
016%, conjointement avec une teneur en niobium allant de 0,15 à 0,31%, les teneurs en niobium et en azote étant telles que:
Nb/8+0,1% N Nb/8+0,12% (relation 1), permettent de fabriquer une tôle à
chaud à hautes caractéristiques mécaniques destinée à être emboutie, et ce sans la nécessité d'un recuit après laminage comme dans les aciers conventionnels 1.4318, la pièce emboutie n'étant pas sujette à la formation de vermiculures.
La précipitation des nitrures NbN qui se produit lors de la fin de laminage à
chaud réduit la quantité d'azote en solution solide. La relation (1) précédente assure de conserver autant d'azote en solution solide, après précipitation complète de tout le niobium disponible, que dans la nuance 1.4318 (10.1%).

WO 2009/115702 6 PCT / FR2009 / 000225 maintain a higher rate of work hardening (we speak of hot rolling hardening), thus increasing the strength of the steel. It is usually used as Ti to combat the formation of chromium carbides (austenitic stainless steels stabilized with Nb EN 1.4580 and EN 1.4550).
Finally, it can lead to intermetallic phase formation conferring improved creep resistance.
Nitrogen is a hardening element in interstitial solid solution, which especially increases the elasticity limit in this respect. It is also known, in solid solution, as a powerful stabilizer of the phase austenitic and as a retarder of the precipitation of chromium carbides Cr23C6. The solubility of the nitrogen during the solidification knows a maximum.

Too high a content leads to the formation of volume defects in the metal.
The joint addition of niobium and nitrogen for hardening is usual in austenitic stainless steels. As part of the invention, it has been demonstrated that stainless steels composition is close to that of the 1.4318 steels mentioned above, advantageously enjoyed a special joint addition of niobium and nitrogen, optimized to obtain certain properties in precise conditions that will be exposed:
First of all, it is obvious that a nitrogen content ranging from 0.12 to 016%, together with a niobium content ranging from 0.15 to 0.31%, the niobium and nitrogen contents being such that:
Nb / 8 + 0,1% N Nb / 8 + 0,12% (relation 1), make it possible to manufacture a plate to hot with high mechanical characteristics to be stamped, and this without the need for annealing after rolling as in steels Conventional 1.4318, the stamped part is not subject to training vermiculides.
The precipitation of NbN nitrides which occurs at the end of rolling at warm reduces the amount of nitrogen in solid solution. The relation (1) previous ensures that you retain as much nitrogen in solid solution after precipitation complete of all the niobium available, only in the grade 1.4318 (10.1%).

WO 2009/115702

7 PCT/FR2009/000225 Cela permet donc d'obtenir la même métastabilité de l'austénite à
température ambiante. La possibilité de diminuer la teneur en Ni en augmentant la teneur en N est bornée avec la limite de solubilité de l'azote dans l'acier lors de la solidification. Pour les teneurs en Cr, Mn et Ni des aciers selon l'invention, la teneur en azote doit être inférieure ou égale à
0,16%.
Une quantité suffisante de niobium doit être présente afin d'obtenir un effet durcissant et de retarder la recristallisation. Cette quantité doit être adaptée de façon à obtenir un solvus des NbN supérieur à la température de fin de laminage pour obtenir une précipitation en fin de laminage à chaud.
Les teneurs en niobium et en azote selon l'invention permettent d'obtenir une précipitation importante de NbN après laminage à chaud.
Une addition conjointe de 0,15 à 0,31% de niobium (préférentiellement de 0,20 à 0,31% de niobium) et de 0,12 à 0,16% d'azote, les teneurs en niobium et en azote étant telles que: Nb/8+0,1% N Nb/8+0,12%, permet d'obtenir une combinaison (limite d'élasticité-allongement) avantageuse dont le produit P est supérieur à 21000 MPa.
Outre le fer, le reste de la composition est constituée d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration, telles que par exemple Sn ou Pb.
La mise en uvre du procédé de fabrication selon l'invention est la suivante :

On élabore un acier dont la composition a été exposée ci-dessus. Cette élaboration peut être suivie d'une coulée en lingots ou, dans le cas le plus général, en continu, par exemple sous forme de brames allant de 150 à
250mm d'épaisseur. On peut également effectuer la coulée sous forme de brames minces de quelques dizaines de millimètres d'épaisseur entre cylindres d'acier contra-rotatifs. Ces demi-produits coulés sont tout d'abord portés à une température comprise entre 1250 et 1320 C. La température de 1250 C a pour but de mettre en solution d'éventuels précipités à base de niobium (nitrures, carbonitrures). La température doit cependant être inférieure à 1320 C sous peine d'être trop proche de la température de solidus qui pourrait être atteinte dans d'éventuelles zones ségrégées et de provoquer un début de passage local par un état liquide qui serait néfaste WO 2009/115702 7 PCT / FR2009 / 000225 This makes it possible to obtain the same metastability of the austenite at ambient temperature. The possibility of decreasing the Ni content in increasing the N content is bounded with the solubility limit of nitrogen in the steel during solidification. For the contents of Cr, Mn and Ni steels according to the invention, the nitrogen content must be less than or equal to 0.16%.
A sufficient amount of niobium must be present in order to obtain an effect hardening and delay recrystallization. This quantity must be suitable in order to obtain a NbN solvus higher than the end temperature of rolling to obtain a precipitation at the end of hot rolling.
The contents of niobium and of nitrogen according to the invention make it possible to obtain a significant precipitation of NbN after hot rolling.
A joint addition of 0.15 to 0.31% of niobium (preferentially 0.20 to 0.31% niobium) and 0.12 to 0.16% nitrogen, the niobium contents and with nitrogen being such that: Nb / 8 + 0.1% N Nb / 8 + 0.12%, makes it possible to obtain a combination (elasticity-elongation limit) that is advantageous, the product of which P is greater than 21000 MPa.
In addition to iron, the rest of the composition consists of impurities unavoidable resulting from the preparation, such as for example Sn or Pb.
The implementation of the manufacturing method according to the invention is as follows:

A steel is produced whose composition has been explained above. This may be followed by ingot casting or, in the case general, continuously, for example in the form of slabs ranging from 150 to 250mm thick. It is also possible to cast in the form of thin slabs of a few tens of millimeters thick between counter-rotating steel cylinders. These half-cast products are first of all brought to a temperature of between 1250 and 1320 C. The temperature of 1250 C is intended to dissolve possible precipitates based on niobium (nitrides, carbonitrides). The temperature must however be less than 1320 C at the risk of being too close to the temperature of solidus that could be reached in possible segregated areas and cause a beginning of local passage by a liquid state that would be harmful WO 2009/115702

8 PCT/FR2009/000225 pour la mise en forme à chaud. Dans le cas d'une coulée directe de brames minces entre cylindres contra-rotatifs, l'étape de laminage à chaud de ces demi-produits débutant à une température inférieure à 1250 C peut se faire directement après coulée si bien qu'une étape de réchauffage intermédiaire n'est pas nécessaire dans ce cas.
Le laminage est effectué généralement sur un train continu à chaud comprenant notamment des cages dégrossisseuses et des cages finisseuses. On a mis en évidence que l'on obtenait une limite d'élasticité
Rp0,2 particulièrement élevée en contrôlant notamment le taux de réduction lo dans les deux dernières cages finisseuses : si l'on désigne par eN-2 l'épaisseur de la tôle à l'entrée de l'avant-dernière cage finisseuse, et par erq l'épaisseur de la tôle à la sortie de la dernière cage finisseuse, on définit le taux de réduction cumulé sur les deux dernières cages finisseuses par:
e2- e = N. Selon l'invention, on a mis en évidence que lorsque la 1%1-2 température de fin de laminage est inférieure à 990 C et que le taux de réduction cumulé E est supérieur à 30%, la limite d'élasticité Rp0,2 du produit final obtenu était supérieure à 650 MPa, le Nb se trouvant alors totalement sous forme de précipités.
Pour une teneur en Nb comprise entre 0,20 et 0,31% et une teneur en azote comprise entre 0,12 et 0,16%, cette valeur minimale de 650MPa est obtenue lorsque la température de fin de laminage est inférieure à 970 C et e supérieur à 30%.
Selon l'invention, on a également mis en évidence que l'on obtient une tôle laminée à chaud avec un allongement réparti supérieur à 45%, lorsque la température de fin de laminage est supérieure à 1000 C. Le Nb est dans ce cas partiellement précipité.
Après laminage à chaud, on obtient une tôle ne présentant pas de sensibilité
à l'apparition de vermiculures et ne nécessitant pas de recuit intermédiaire.
A titre d'exemple non limitatif, les résultats suivants vont montrer les caractéristiques avantageuses conférées par l'invention.

WO 2009/115702 8 PCT / FR2009 / 000225 for hot shaping. In the case of a direct casting of slabs between the counter-rotating cylinders, the hot rolling step of these semi-finished products starting at a temperature below 1250 C can be directly after casting so that an intermediate reheating step is not necessary in this case.
The rolling is generally carried out on a continuous hot train including roughing cages and cages Finishers. It has been shown that a limit of elasticity is obtained Rp0.2 particularly high, in particular by controlling the reduction rate lo in the last two finishing cages: if denoted by eN-2 the thickness of the sheet at the entrance of the penultimate finishing cage, and by erq the thickness of the sheet at the exit of the last finishing cage, is defined the cumulative reduction rate on the last two finishing cages by:
e2- e = N. According to the invention, it has been demonstrated that when the 1% 1-2 end of rolling temperature is less than 990 C and that the cumulative reduction E is greater than 30%, the yield strength Rp0,2 of product final result was greater than 650 MPa, the Nb being then totally in the form of precipitates.
For a Nb content between 0.20 and 0.31% and a nitrogen content between 0,12 and 0,16%, this minimum value of 650MPa is obtained when the end of rolling temperature is below 970 C and e greater than 30%.
According to the invention, it has also been demonstrated that sheet metal is obtained hot rolled with a distributed elongation greater than 45%, when the end of rolling temperature is greater than 1000 C. The Nb is in this partially precipitated case.
After hot rolling, a sheet having no sensitivity is obtained at the appearance of vermiculures and not requiring intermediate annealing.
As a non-limitative example, the following results will show the advantageous characteristics conferred by the invention.

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9 PCT/FR2009/000225 Exemple :
On a élaboré par coulée des demi-produits d'aciers dont la composition est présentée au tableau ci-dessous (pourcentage en poids) :
Acier C Mn Si Cr Ni Mo S P Al Nb N

(selon 0,023 1,100 0,48 17,45 6,67 0,25 0,005 0,020 0,002 0,152 0,13 l'invention) (selon 0,024 1,19 0,55 17,36 6,66 0,25 0,005 0,020 0,002 0,302 0,15 l'invention) (référence) 0,026 1,030 0,6 17,5 6,6 0,25 0,0008 0,026 0,002 0 002 0,13 Tableau 1 : Composition des aciers (pourcentage en poids) Valeurs soulignées : non conformes à l'invention Les demi-produits d'acier ont été réchauffés à 1280 C pendant 30 minutes.
On a ensuite effectué un laminage à chaud en faisant varier la température de fin de laminage entre 900 et 1100 C ainsi que le taux de réduction cumulé
E, pour atteindre une épaisseur finale de 3 mm. Les tôles 11-1, 11-2, 11-3...
désignent des tôles issues du même demi-produit 11, laminé dans des conditions différentes. On a caractérisé la microstructure de l'acier obtenu en mesurant notamment la fraction surfacique de phase austénitique recristallisée, la fraction de niobium précipité par rapport au niobium total, et la taille moyenne de grain. Dans le cas d'une structure non complètement recristallisée, cette dernière mesure est effectuée sur la partie recristallisée de la structure. On a également déterminé les caractéristiques mécaniques de traction, en particulier la limite d'élasticité Rpo,2 et l'allongement réparti. On a également relevé la présence éventuelle d'une localisation de la déformation lors de l'essai de traction. On sait que la présence d'une telle localisation est associée à l'apparition de vermiculures lors d'opérations de mise en forme.

WO 2009/115702 9 PCT / FR2009 / 000225 Example:
Casting semi-finished products of steels whose composition is shown in the table below (percentage by weight):
Steel C Mn Si Cr Ni Mo SP Al Nb N

(According to 0.023 1.100 0.48 17.45 6.67 0.25 0.005 0.020 0.002 0.152 0.13 the invention) (According to 0.024 1.19 0.55 17.36 6.66 0.25 0.005 0.020 0.002 0.302 0.15 the invention) (reference) 0.026 1.030 0.6 17.5 6.6 0.25 0.0008 0.026 0.002 0 002 0.13 Table 1: Composition of steels (percentage by weight) Underlined values: not in accordance with the invention The semi-finished steel products were reheated to 1280 C for 30 minutes.
The hot rolling was then carried out by varying the temperature end of rolling between 900 and 1100 C and the cumulative reduction rate E, to reach a final thickness of 3 mm. The sheets 11-1, 11-2, 11-3 ...
designate sheets from the same semi-finished product 11, laminated in different conditions. The microstructure of the steel obtained has been characterized in notably measuring the austenitic phase surface fraction recrystallized, the fraction of niobium precipitated relative to the total niobium, and the average size of grain. In the case of a structure not completely recrystallized, this last measurement is done on the part recrystallized of the structure. Mechanical characteristics were also determined tensile strength, in particular the yield strength Rpo, 2 and the elongation distributed. We also noted the possible presence of a localization of the deformation during the tensile test. We know that the presence of such localization is associated with the appearance of vermiculides during formatting.

WO 2009/115702

10 PCT/FR2009/000225 Les résultats sont présentés dans le tableau 2 suivant :
Taille Fraction non moyenne Niobium Localisation recristallisée Rp0,2 A Rp0,2x A
TFL de grains totalement de la comprise entre 30 et (MPa) (%) (MPa.%) N d'essai ( C) e>30% inférieure précipité
déformation 70%
à 6 microns 10 PCT / FR2009 / 000225 The results are shown in Table 2 below:
Cut Fraction no average Niobium Location recrystallized Rp0.2 A Rp0.2x A
Grain TFL totally the between 30 and (MPa) (%) (MPa%) N of test (C) e> 30% lower precipitate deformation 70%
at 6 microns

11-1 905 Oui Oui Oui Oui 689 40 27628 Non 11-2 935 Oui Oui Oui Oui 651 40 25520 Non 11-3 1040 Oui Non Non (<30%) Non 432 49 21340 Non 11-4 1050 Oui Non Non (<30%) Non 467 46 21715 Non 11-1 905 Yes Yes Yes Yes 689 40 27628 No 11-2 935 Yes Yes Yes Yes 651 40 25520 No 11-3 1040 Yes No No (<30%) No 432 49 21340 No 11-4 1050 Yes No No (<30%) No 467 46 21715 No

12-1 930 Oui Oui Oui Oui 677 38 25997 Non 12-2 965 Oui Oui Oui Oui 681 39 26559 Non 12-3 980 Non Non Oui Oui 631 41 26186 Non 12-4 1000 Non Oui Non (<30%) Non 627 46 28277 Non 12-5 1100 Oui Non Non (<30%) Non 547 53 29100 Non R-1 ' 900 Oui - Oui - 702 29 20428 Oui R-2 925 Oui - Oui -638 29 18566 Oui R-3 950 Oui - Oui - 632 30 19150 Oui R-4 1020 Oui - Non (<30%) - 482 31 14749 Non Tableau 2 : Conditions de fabrication et caractéristiques microstructurales et mécaniques de tôles laminées à chaud TEL : Température de fin de laminage Rp0,2,: Limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% de déformation A : Allongement réparti c : taux de réduction cumulé des deux dernières passes de laminage On fait ainsi apparaître que les aciers 11 et 12 selon l'invention présentent une combinaison Rp0,2x A ( MPa.%) supérieure à 21000 MPa.% particulièrement avantageuse alors que l'acier de référence R ne présente pas une telle combinaison, quelles que soient les conditions de laminage.
On fait également apparaître que, lorsque la fraction non recristallisée est comprise entre 30 et 70% et lorsque la taille moyenne de grain est inférieure à 6 microns, la limite d'élasticité Rpo,2 est supérieure à 650 MPa (essais 11-1, 11-2, 12-1, 12-2. Par ailleurs, lorsque la fraction non recristallisée est supérieure à 70%, l'allongement tend à diminuer.

Ces caractéristiques sont obtenues pour des aciers comportant une teneur en niobium comprise entre 0,15 et 0,31%, une teneur en azote comprise entre 0,12 et 0,16%, les teneurs en niobium et en azote étant telles que:
Nb/8+0,1% N Nb/8+0,12%, la température de fin de laminage étant inférieure à 990 C et le taux de réduction cumulé c étant supérieur à 30%.
Pour des aciers comportant entre 0,20% et 0,31%, une teneur en azote entre 0,12 et 0,16%, les teneurs en niobium et en azote étant telles que:
Nb/8+0,1% N Nb/8+0,12%, ces caractéristiques sont obtenues lorsque la température de fin de laminage est inférieure à 970 C et lorsque le taux de réduction cumulé c est supérieur à 30% (essais 12-1, 12-2) Lorsque le niobium n'est pas totalement précipité (essais 11-3, 11-4, 12-4, 12-5), l'allongement réparti est supérieur à 45%. Pour les compositions d'acier selon l'invention, ce résultat est obtenu lorsque la température de fin de laminage est supérieure à 1000 C. En comparaison, l'acier de référence ne peut offrir de telles caractéristiques.
On choisira donc plus particulièrement certaines conditions de fabrication (température de fin de laminage, taux de réduction cumulé) selon que l'on recherche une tôle d'acier offrant une limite d'élasticité particulièrement élevée, ou plutôt offrant une grande capacité d'allongement.
Par ailleurs, les courbes de traction des aciers selon l'invention ne montrent aucun palier témoignant d'une localisation de la déformation et ce quelles que soient les conditions de laminage à chaud, au contraire de l'acier de référence qui présente une localisation dès lors qu'il est partiellement recristallisé (essais R-1, R-2, R-3). Ce point est particulièrement avantageux pour la mise en forme, en assurant l'absence de vermiculures.
Ainsi, en raison de leurs caractéristiques mécaniques particulièrement élevées, et notamment de leur combinaison limite d'élasticité-allongement réparti très avantageuse, les tôles d'aciers laminés à chaud selon l'invention seront utilisés avec profit pour des applications nécessitant une bonne aptitude à la mise en forme ainsi qu'une grande résistance à la corrosion.
Dans le cas de leur utilisation dans l'industrie automobile, on tirera parti de leurs avantages pour la fabrication économique d'éléments structuraux. 12-1 930 Yes Yes Yes Yes 677 38 25997 No 12-2 965 Yes Yes Yes Yes 681 39 26559 No 12-3 980 No No Yes Yes 631 41 26186 No 12-4 1000 No Yes No (<30%) No 627 46 28277 No 12-5 1100 Yes No No (<30%) No 547 53 29100 No R-1 '900 Yes - Yes - 702 29 20428 Yes R-2 925 Yes - Yes -638 29 18566 Yes R-3 950 Yes - Yes - 632 30 19150 Yes R-4 1020 Yes - No (<30%) - 482 31 14749 No Table 2: Manufacturing conditions and microstructural characteristics and mechanical hot-rolled sheet TEL: End of rolling temperature Rp0,2 ,: Conventional yield strength at 0.2% deformation A: Distributed extension c: cumulative reduction rate of the last two rolling passes It thus appears that the steels 11 and 12 according to the invention a combination Rp0.2x A (MPa.%) greater than 21000 MPa.% particularly advantageous whereas the reference steel R does not exhibit such combination, whatever the rolling conditions.
It is also shown that when the non-recrystallized fraction is between 30 and 70% and when the average grain size is less at 6 microns, the elastic limit Rpo, 2 is greater than 650 MPa (tests 11-11-2, 12-1, 12-2. Moreover, when the non-recrystallized fraction is greater than 70%, the elongation tends to decrease.

These characteristics are obtained for steels with a niobium between 0,15 and 0,31%, a nitrogen content between 0,12 and 0,16%, the contents of niobium and nitrogen being such that:
Nb / 8 + 0.1% N Nb / 8 + 0.12%, the end of rolling temperature being less than 990 C and the cumulative reduction rate c being greater than 30%.
For steels between 0.20% and 0.31%, a nitrogen content between 0,12 and 0,16%, the contents of niobium and nitrogen being such that:
Nb / 8 + 0,1% N Nb / 8 + 0,12%, these characteristics are obtained when the end of rolling temperature is below 970 C and when the cumulative reduction c is greater than 30% (tests 12-1, 12-2) When niobium is not completely precipitated (tests 11-3, 11-4, 12-4, 12-5), the distributed elongation is greater than 45%. For steel compositions according to the invention, this result is obtained when the end temperature of rolling is greater than 1000 C. In comparison, the reference steel can offer such features.
We will therefore choose in particular certain manufacturing conditions (end of rolling temperature, cumulative reduction rate) depending on whether is looking for a steel sheet with a particularly elastic limit high, or rather offering a great capacity for elongation.
Moreover, the tensile curves of the steels according to the invention do not show no bearing testifying to a location of the deformation and whatever are the conditions of hot rolling, unlike the steel of reference that has a location when it is partially recrystallized (tests R-1, R-2, R-3). This point is particularly advantageous for shaping, ensuring the absence of vermiculures.
Thus, because of their particular mechanical characteristics and in particular their limiting combination of elasticity-elongation distributed very advantageously, hot-rolled steel sheets according to the invention will be used profitably for applications requiring good workability and high resistance to corrosion.
In the case of their use in the automotive industry, we will take advantage of their advantages for the economical manufacture of structural elements.

Claims

1 - Hot rolled sheet of austenitic stainless steel whose product P = Rp0.2 (MPa) x extended elongation (%) is greater than 21000 MPa.
and whose chemical composition includes, the contents being expressed in weight :
0.015% <= C <= 0.030%
0.5% <= Mn <= 2%
If <= 2%
16.5% <= Cr <= 18%
6% <= Ni <= 7%
S <= 0.015%
P <= 0.045%
Al <= 0.050%
0.15% <= Nb <= 0.31%
0.12% <= N <= 0.16%
the contents of Nb and N being such that:
Nb / 8 + 0.1% <= N <= Nb / 8 + 0.12%, B <= 0.0025%, and Mo <= 0.6%
the remainder of the composition being iron and impurities inevitable resulting from the elaboration.

2 - Hot rolled sheet of austenitic stainless steel according to claim 1, characterized in that the boron contents of said steel, expressed in weight, are such that:
0.0005% <= B <= 0.0025%.

3 - Hot rolled sheet in austenitic stainless steel according to claim 1 or 2, characterized in that the contents of niobium and in nitrogen of said steel, expressed by weight, are such that:
0.20% <= Nb <= 0.31%
0.12% <= N <= 0.16%.

4. - Hot rolled sheet of austenitic stainless steel according to one of any of claims 1 to 3, whose yield strength Rp0.2 is greater than 650 MPa, characterized in that the average grain size austenitic said steel is less than 6 microns, that the fraction non-recrystallized surface area is between 30 and 70%, and that the niobium is completely in the form of precipitates.
- hot-rolled sheet of austenitic stainless steel according to one any of claims 1 to 3, the distributed elongation of which is greater than 45%, characterized in that niobium is not totally precipitate.
6 - Process for manufacturing a hot-rolled steel sheet austenitic stainless steel whose yield strength Rp0.2 is greater than 650 MPa, according to which:
a semi-finished product of steel is supplied according to one of any of claims 1 to 3, then said half-product is heated to a temperature between 1250 ° C and 1320 ° C, then said semi-finished product is laminated with an end-of-rolling temperature less than 990 ° C and a cumulative reduction rate e on both last finishing cages, greater than 30%.
7 - Manufacturing process according to claim 6, characterized in that supplying a semi-finished steel product of composition according to the claim 2 and laminating said semi-finished product with a temperature end of rolling lower than 970 ° C.
8 - Process for manufacturing a hot rolled steel sheet austenitic stainless steel whose distributed elongation is greater than 45%, according to which:

a semi-finished product of steel is supplied according to one of any of claims 1 to 3, then said half-product is heated to a temperature between 1250 ° C and 1320 ° C, then said semi-finished product is laminated with an end-of-rolling temperature greater than 1000 ° C.
9 - Process for manufacturing a hot-rolled sheet of steel austenitic stainless whose product P = Rp0.2 (MPa) x elongation distributed (%) is greater than 21000 MPa.%, according to which:
a semi-finished product of steel is supplied according to one of any of claims 1 to 3, then said half-product is heated to a temperature between 1250 ° C and 1320 ° C, then said semi-finished product is hot-rolled.
- Use of stainless steel hot rolled sheet according to any of claims 1 to 5, or manufactured by a method according to any one of claims 6 to 9, for the manufacture structural elements in the automotive field.