Use of the Holloman-Jaffe Tempering Parameter in the Development of High Strength Steel Plate

Abstract

Manufacturers of heavy mobile equipment are demanding higher strength steel plates with comparable flatness, formability and weldability to conventional HSLA steels. In addition to increasing load capacities, considerable weight and consequently energy savings can be achieved by using smaller components of higher strength steel. IPSCO has commissioned a plate heat treatment facility in Mobile, Alabama capable of producing steel plate with superior flatness and surface quality. Its quench and temper line is capable of producing high strength products by heating the steel into the austenite regime, water quenching to martensite, then tempering to obtain desired properties. The effect of tempering has been shown by Holloman and Jaffe to be dependent on both time and temperature. Using this relation, IPSCO has developed a laboratory procedure to determine final properties for any combination of time and temperature during tempering. For example, it was determined that a 0.15% C to 1.45% Mn steel can be tempered to produce different products from IPSCO 400F to structural steel grades with yield strengths of 620 to 965 MPa. Each grade demands a specific tensile strength or hardness as well as toughness, formability and weldability. An example is provided to show how the laboratory procedure has been applied in the development of a steel product with a minimum yield strength of 900 MPa.

Manufacturers of heavy mobile equipment are demanding higher strength steel plates with comparable flatness, formability and weldability to conventional HSLA steels. In addition to increasing load capacities, considerable weight and consequently energy savings can be achieved by using smaller components of higher strength steel. IPSCO has commissioned a plate heat treatment facility in Mobile, Alabama capable of producing steel plate with superior flatness and surface quality. Its quench and temper line is capable of producing high strength products by heating the steel into the austenite regime, water quenching to martensite, then tempering to obtain desired properties. The effect of tempering has been shown by Holloman and Jaffe to be dependent on both time and temperature. Using this relation, IPSCO has developed a laboratory procedure to determine final properties for any combination of time and temperature during tempering. For example, it was determined that a 0.15% C to 1.45% Mn steel can be tempered to produce different products from IPSCO 400F to structural steel grades with yield strengths of 620 to 965 MPa. Each grade demands a specific tensile strength or hardness as well as toughness, formability and weldability. An example is provided to show how the laboratory procedure has been applied in the development of a steel product with a minimum yield strength of 900 MPa.

Les fabricants d'équipements mobiles lourds exigent des tôles d'aciers à plus forte résistance ayant une planéité, une formabilité et une soudabilité comparables aux aciers HSLA conventionnels. En plus d'augmenter la capacité de charge, on peut obtenir des économies considérables de poids et conséquemment, d'énergie, en utilisant de plus petites composantes en acier à plus haute résistance. IPSCO amis en service une installation de traitement thermique pour tôle à Mobile, en Alabama, qui est capable de produire une tôle d'acier à planéité et à qualité de surface supérieures. Son aménagement de trempe et revenu est capable d'élaborer des produits à haute résistance par chauffage de l'acier dans le régime d'austénite, par trempage à l'eau en martensite, suivi de la malléabilisation pour l'obtention des propriétés désirées. Holloman et Jaffe ont montré que l'effet de la malléabilisation était dépendant tant de la durée que de la température. En utilisant cette relation, IPSCO a développé une procédure de laboratoire pour déterminer les propriétés finales pour toutes combinaisons de durée et de température lors de la malléabilisation. Par exemple, on a déterminé que l'on pouvait malléabiliser un acier de 0.15% C à 1.45%Mn pour élaborer différents produits depuis la nuance 400F d'IPSCO jusqu'aux aciers structuraux avec des limites d'élasticité de 620 à 965 MPa. Chaque nuance nécessite une résistance à la tension ou une dureté spécifiques ainsi qu'une endurance, une formabilité et une soudabilité spécifiques. On fournit un exemple pour montrer comment on a appliqué la procédure de laboratoire dans le développement d'un produit en acier ayant une limite d'élasticité minimale de 900 MPa.