The improvements in mechanical properties of microalloyed steels result mainly from the refinement of ferrite grain size together with a controlled amount of precipitation strengthening. Applying small amounts of deformation, at very low hot working temperatures (e.g. coiling temperature), in the ferrite region (i.e. cool deformation) is found to improve strength and toughness by controlling the final microstructure of the steel. The main reason is thought to be the much finer and more uniformly dispersed precipitates in the steel matrix.

In the present study, the effects of Nb and Cu on mechanical properties and corresponding microstructures in steels with different levels of cool deformation are investigated. The mechanical properties of the samples were determined with shear punch testing and the microstructure was examined by scanning and transmission electron microscopy. Thermodynamics simulations with FactSage were done to further analyze the possibility of precipitation of different elements.

It has been found that these alloying elements respond very well to cool deformation, with the strength being highest in steels containing both Nb and Cu. However, there was also a cool deformation effect in the non Nb and Cu bearing steel. It was confirmed that precipitation plays a key role in the effect of cool deformation, with much of the precipitation taking place dynamically. However, static processes also seem to have a measurable effect on room temperature properties. Even low amounts of copper (e.g. ~0.4 wt%) can contribute to strengthening of the steel. The Cu addition is found to affect the mechanical properties by affecting the precipitation and growth of Nb compounds. However, it was not possible to analyze the composition of the very small precipitates (below 10nm), and it cannot be discounted that some Cu and Ti bearing precipitation was also occurring during cool deformation.

L'amélioration des propriétés mécaniques des aciers faiblement alliés est la résultante d'un affinement de la taille des grains couplé à une quantité controllée de précipités cohérents. Une faible déformation plastique de la ferrite, Cool Deformation, à basse température, augmente la force et la résistance de l'alliage, conditionnellement au contrôle de la taille des grains. L'explication retenue face à ce phénomène est l'augmentation de l'homogénéisation des précipités, mis de pair avec la diminution de leur taille. .

Dans le présent travail, les effets du niobium et du cuivre sur les propriétés mécaniques et microstructures d'acier laminés à divers degrés ont été étudiées. Pour leur part, les microstructures métallographiques ont été observées au microscope à balayage électronique et à transmission. Pour compléter, des simulations thermodynamiques ont été testées avec le logiciel FactSage afin d'analyser la possibilité de précipitation des différents éléments. .

Au cours de l'étude, il a été constaté que l'acier et ses éléments d'alliages répondent bien au Cool Deformation, particulièrement dans la cas des aciers contenant du cuivre et du niobium, lesquels ont obtenu un meilleur renforcement des propriétés mécaniques. Toutefois, il a été observé qu'une augmentation des propriétés mécaniques résultait également du laminage d'aciers n'ayant pas de niobium ni de cuivre ajouté, selon le phénomène de durcissement par écrouissage. Le rôle clé des précipités dans le durcissement par consolidation (ou écrouissage) a été démontré, les précipités prenant place lors de la déformation plastique des matériaux. Par contre, les procédés statiques semblaient également avoir un effet non négligeable sur les propriétés mécaniques à température ambiante. Un faible pourcentage de cuivre (0.4 wt%) a contribué à l'augmentation de la résistance de l'acier. La présence du cuivre a affecté les propriétés mécaniques en influant sur la précipitation et la croissance des précipités de niobium. Il n'a, toutefois, pas été possible d'analyser la composition chimique des précipités plus petits (10nm), et l'hypothèse que le cuivre et le titane aient précipités pendant le laminage des échantillons n'est pas à écarter.