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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION
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EBSREESTIONNEMENTS AUX ACIERS CONTENANT DU ZIRCONIUM: ET DU MANGANESE. formée par
EMI1.2
Société dite t BINCTRO METALLURGICAL CL0IâFANY .
Cette invention a trait aux aciers au manganèse et comprend un acier qui contient du manganèse en excès sur les proportions qui peuvent être considérées comme normales dans le cas des aciers au carbone ordinaires et qui contient aussi du zirconium ou qui est caractéri- se par les effets modificateurs que le zirconium exerce sur lui .
Tous ou pratiquement tous les aciers contien- nent du manganèse en faibles proportions, par exemple jusqu'à 0,5 % ou un pourcentage un peu plus élevé, le manganèse étant usuellement introduit à titre de désoxy-
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dant et pour contrecarrer l'état brisant à chaud du au soufre, l'importance du manganèse comme métal d'alliage étant faible ou négligeable dans le cas de proportions aussi faibles. Les véritables aciers au manganèse du type
Hadfieled, contenant environ 12 ou 13% de manganèse et caractérisés par une ténacité et une dureté extraordi- naires, sont aussi bien connus.
Dans ces dernières années, on a utilisé des aciers dont la teneur en manganèse est comprise entre ces limites extrêmes, la teneur en manga- nèse étant usuellement comprise entre 1 et 2 % et la te- neur en carbone variant de quelques fractions jusqu'à 1 % environ. Ces aciers, spécialement ceux de teneur relati- vement faible en carbone (par exemple contenant 0,3 % de carbone), possèdent une résistance à l'extension et une ténacité élevées.
Il est maintenant bien connu que l'addition de faibles proportions de zirconium, par exemple 0,15 à 0,50 % , , a un effet avantageux marqué sur certains aciers, à la fois du type au carbone ordinaire et du type de l'alliage. Au contraire, avec certains autres aciers, on nota observé aucun effet avantageux du zirconium.
L'étude des aciers au manganèse a montré que le zirconium a une action avantageuse pronencée dans le cas;des aciers susmentionnés dont la teneur en manganèse varie de 1 à 2 % environ, ou de limites respectivement un peu inférieure ou un peu supérieure à ces valeurs, le carbone restant au-dessous de 1 % environ. En tant que les recherches l'ont prouvé, cette action marquée du zirconium, dont la meilleure preuve réside dans l'accroissement de la résistance au choc des aciers. mesurée par l'essai Izod, est une des caractéristiques de ces aciers particuliers au manganèse. On n*a pas observé
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d'effets analogues avec des proportions de manganèse soit sensiblement supérieures, soit sensiblement infé- rieures aux limites indiquées.
Les résultats les plus favorables, en ce qui concerne la résistance au choc, ont été obtenus avec des aciers contenant environ 0,3 % de carbone et environ 1,25 % de manganèse, quoique l'in- vention ne soit évidemment pas limitée à cette composi- tion particulière.
Les effets du zirconium sur les propriétés physiques de certains aciers compris entre les limites de l'échelle envisagée par la présente invention sont mis en évidence par les essais transcrits ci-dessous.
Dans ces essais, on ajouta le zirconium sous forme de l'alliage de zirconium-silicium du commerce à l'acier fondu avant la coulée, de la manière suivantes
On fondit les aciers dans un four électrique à fondre l'acier à garniture basique et, lorsqu'ils furent convenablement finis et prêts pour la coulée, on ajouta à une fraction de chaque acier une quantité de zirconium-silicium correspondant à une addition de 0,20 % Zr. On ajouta à une autre cuiller du même acier une quan- tité identique de silicium sous forme de ferro-silicium.
Les aciers furent alors coulés sous forme de lingots, for- gés, laminés et soumis à un traitement thermique simulta- nément et d'une manière identique. Tous les aciers furent essayés à l'état trempé à l'air .
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<tb>
Chaude <SEP> 409 <SEP> Chaude <SEP> 411 <SEP> Chaude <SEP> 412
<tb>
<tb> Carbone <SEP> 0,52 <SEP> % <SEP> 0,29 <SEP> % <SEP> 0,24 <SEP> %
<tb> Manganèse <SEP> 1,15 <SEP> % <SEP> 1,22 <SEP> % <SEP> 1,61 <SEP> % <SEP>
<tb>
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Sans Zr Avec Zr Sans Zr Avec Zr Sans Zr Avec Zr
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Point de ils- 48 3 43, 5 40, 6 44. 34, 4 329,5 chissement 8ésista,nce â S3 It 80. 65. 6392 6792 t35 l
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<tb> l'extension
<tb>
<tb> Allongement <SEP> 18,5 <SEP> 20,5 <SEP> 27,0 <SEP> 28,2 <SEP> 24,0 <SEP> 25,7
<tb>
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> 53,0 <SEP> 58,1 <SEP> 63,8 <SEP> 68,2 <SEP> 56,4 <SEP> 58,6
<tb> seotion
<tb>
<tb> Nombre <SEP> Izod <SEP> 2,07 <SEP> 3,75 <SEP> 6. <SEP> 10,75 <SEP> 4,55 <SEP> 7,7
<tb>
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Coefficient zig 43 1.
36,2 52,,5 5997 42,,9
EMI4.4
<tb> de <SEP> mérite
<tb>
On remarquera que le coefficient de mérite de la table ci-dessus est une Taleur arbitraire qui a été employée par les métallurgistes pour essayer de classer les aciers,et ce coefficient est calculé à l'aide des renseignements obtenus dans l'essai de traction dit statique. Il va de soi que la signification de ce coef- ficient doit être considérée eu égard à quelque applica- tion particulière de l'acier.
On remarquera que la résistance au choc des aciers traités en zirconium, résistance mesurée par l'essai Izod, a augmenté dans ces cas particuliers de quelque 70 ou 80 % de la valeur qu'elle possédait dans le cas des aciers non traités ; etl'on a trouvé qu'il existe un accroissement analogue de 20% au moins, et usuellement de plus de 50%, pour la gamme entière des compositions envisagées par cette invention. On remarquera que cet accroissement de la valeur du choe a été obtenu sans sacrifier d'autres propriétés précieuses. En parti- culier, dans les aciers à teneur en carbone plus grande, par exemple supérieure à 0,35 %, ou dans les aciers de duc- tilité relativement faible, le traitement au zirconium améliore la ductilité d'une façon prononcée.
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Quoique les quantités de zirconium nécessai- res pour produire ces effets soient faibles, et quoique la façon dont le zirconium agit n'a pas encore été déter- minée d'une façon certaine, il est préférable, sinon essentiel, que la quantité de zirconium employée suffise pour qu'il en existe une quantité déterminable dans l'acier fini. Ceci a été le cas de chacun des aciers. particuliers dont les propriétés sont énumérées ci-dessus.