L’Usibor® fête ses 20 ans
Plébiscité aujourd’hui par un grand nombre de constructeurs automobiles dans le monde entier, l’invention de l’Usibor® a constitué un tournant majeur dans la relation qu’ArcelorMittal entretient avec ses clients automobiles. Révolutionnaire au moment de sa création, l’Usibor® est devenu et demeure l’acier phare du groupe pour l’automobile. Pourtant, sa mise sur le marché a été un parcours semé d’embûches, les clients devant remettre à plat leurs propres procédés de fabrication pour tirer parti de ses propriétés exceptionnelles. Retour sur la genèse de cet acier à très haute résistance pour emboutissage à chaud.
L’Usibor® 1500 AlSi (revêtu aluminium - silicium) a été inventé en France, au Centre de Recherche des Produits à Chaud de Fos-sur-Mer à la fin des années 1990, et a ensuite été développé avec l’aide des autres centres de recherche du groupe. Il est né de l’intuition d’un ingénieur de recherche, Jean-Pierre Laurent, qui a eu l’idée d’utiliser l’emboutissage à chaud pour mettre en forme des aciers enrichis en bore et revêtus d’alliage d’aluminium. Ces éléments étaient déjà bien connus mais personne jusqu’alors n’avait eu l’idée de les associer.
L’emboutissage à chaud, développé dans les années 1970, n’a véritablement commencé à être utilisé que dans les années 1980 pour la mise en œuvre d’aciers non revêtus. Il est longtemps resté une technologie de niche notamment du fait de la calamine générée par l’oxydation lors du chauffage des feuilles d’acier. Il était en effet impératif de supprimer sur chaque pièce cette calamine, notamment par sablage, avant peinture ou soudure des pièces. Cette opération de sablage, réalisée chez le client, engendrait des coûts rédhibitoires pour la compétitivité de ce procédé face au procédé conventionnel d’emboutissage à froid.
L’acier enrichi en bore, quant à lui, a été développé pendant la 2ème guerre mondiale pour les besoins de la construction navale et était initialement utilisé pour la fabrication de coques de bateaux de guerre. Après l’invention de l’emboutissage à chaud, il a été reconnu comme un acier bien adapté à ce procédé grâce à sa haute limite d’élasticité et à son aptitude au durcissement par refroidissement rapide, mais n’était utilisé qu’à l’état non revêtu.
Le bon produit au bon moment
Avec Jean-Paul Hennechart, responsable métallurgie/qualité de l’usine de Mouzon à l’époque, Jean-Pierre Laurent et ses collègues ont découvert qu’en pré-revêtant l’acier enrichi en bore d’un alliage d’aluminium avant emboutissage, la corrosion inhérente à l’opération d’emboutissage à chaud pouvait être éliminée. Ainsi disparaissaient de coûteuses opérations de traitement après emboutissage, avec un produit final disposant de caractéristiques mécaniques et géométriques optimales.
Cette idée, en apparence simple, allait en fait complètement à l’encontre des préjugés techniques de l’époque dans le domaine de l’emboutissage à chaud, selon lesquels aucun revêtement métallique ne pourrait supporter l’étape de chauffage préalable à la mise en forme. En outre, rien ne permettait de prévoir que ce revêtement métallique pourrait également supporter le refroidissement très rapide dans l’outil d’emboutissage, sans se décoller de la pièce.
Avec la mise au point de l’Usibor®1500 AlSi, le saut dans la résistance mécanique de l’acier a été considérable : on est passé d’aciers conventionnels laminés à froid de 600 MPa (mégapascal) à 1000 MPa au tout début de l’Usibor® puis à 1500 et aujourd’hui 2000 MPa. Cette élévation de la résistance mécanique a permis de réduire l’épaisseur des tôles utilisées pour la structure des voitures et donc de contribuer à la réduction du poids de la caisse en blanc et à leur moindre émission de CO2.
Le succès de l’Usibor® 1500 AlSi, outre les performances techniques et économiques de ce produit, doit également beaucoup aux constructeurs automobiles qui se concentraient sur l’allègement des véhicules afin de réduire leur consommation en carburant. PSA, Renault, Volkswagen, Audi et Fiat ont été les constructeurs pionniers poussant à la mise au point et l’utilisation de l’Usibor®.
Ce nouveau produit a en effet nécessité une importante remise en question de leurs procédés de fabrication : eux ou leurs équipementiers ont dû investir dans de nouveaux outils pour l’emboutissage à chaud ce qui a nécessité plusieurs années de mise au point.
Les premiers véhicules à intégrer l’Usibor® furent ainsi la Peugeot 607 et la Citroën C5. Beaucoup d’autres modèles ont suivi, portés par les très bonnes performances du produit, et continuent d’utiliser l’Usibor® dans leurs pièces de structure. Depuis sa mise sur le marché, les ventes d’Usibor® AlSi ont été exponentielles et atteignent plus de 2,5 millions de tonnes à fin 2018 dans le monde, volumes qui devraient continuer de croître dans le futur.
L’Usibor® 1500 AlSi apparait comme le bon produit arrivé au bon moment grâce à la compétence et la pugnacité des bonnes personnes qui ne sachant pas que, d’après les spécialistes, ce produit était impossible à développer, l’ont développé et industrialisé en 18 mois.
En orange foncé : applications de l’Usibor®