<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour améliorer les propriétés,en particulier la dureté, la résistance et la limite d'étirage,d'alliages de fer et d'alliages d'acier.
Il a déjà été proposé,avec succès,de provoquer,dans des alliages de fer et des alliages d'acier,par l'addition de carbone,azoe ou cuivre et par un traitement thermique appro- prié des phénomènes de durcissement,appel és durcissement par ségrégation, qui sont accompagnés de l'amélioration d'autres propriétés techniquement impcrtantes,par exemplede la résis- tance et de la limite d'etirage.
La présente invention est basée sur la constatation que les éléments titane,bore,zirconium,tantale,niobium,cérium et uranium,sont susceptibles de la même manière que le carbone, l'azoteet le cui vre, de provoquer un durcissement par ségré- gation dans des alliages de fer et des alliages d'acier.
<Desc/Clms Page number 2>
Pour atteindre ce but,on chauffe,au rouge, des alliages de fer ou des alliages d'acier,qui renferment environ jusque 10 % de titane ou de 0, 01 à 4 % de bore ou de 0,01 à 8 % de zirèo- nium, tantale, niobium, cériumou uranium,séparément où en mélange d'abord à température élevée, par exemple, suivant le genre de l'alliage entre 700 à 1300 Q C. environ. On produit ensuite un refroidissement brusque dans de l'eau,de l'huile,de l'air ou analogue.
Un recuit subséquent, par exempleà une températur< comprise entre 250 et 700 o C.environ,provoque alors une amé- lioration notable des propriétés, en particulier de la dureté, de la résistance à la traction et de la limite d'étirage. Il suffit toutefois fréquemment,en particulier pour de faibles teneurs en titane,bore,zirconium,tantale,niobium,cérium et uranium déjà d'un simple recuit sans refroidissement préala- ble,pour provoquer un durcissement par ségrégation.
ceci présente une importance particulière pour J'amélioration de pièces de fonderie et de grandes pièces forgées par durcisse- ment par ségrégation,étant donné qu'il est fréquemment imros- sible ,pour des raisons pratiquas, de chauffer au rouge de telles pièces et de les refroidir ensuite. Le recuit peut également être remplacé par un refroidissement particulière- ment lent.
Par exemple,un alliage d'acier,avec environ 0,15 % de carbone et 0, 72 % de tantale + niobium, présente, après un refroidissement brusque de 1250 oC dans de l'eau,une dureté de 210 unités Brinell qui peut être portée jusqu'à 285 unités Brinell par un recuit à 300 o C.
Il a en outre été constaté que l'on peut encore accroitre la propriété de durcissement par ségrégation d'alliages de fer et d'alliages d'acier,renfermant du titane, du bore,du zirconium;du tantale,du niobium,du cérium ou de l'uranium, par le traitement thermique mentionné,lorsque ces alliages contiennent encore d'autres éléments tels que le silicium,
EMI2.1
manganèse, chrôme,nickel,tungstèn$,molYbdne,vanadium ou
<Desc/Clms Page number 3>
cobalt, séparément ou en mélange.
C'est ainsi par exemple qu'un alliage d'acier avec environ 0,87 % de titane, 3 % de nickel et
0,1 % de carbone, possède à l'état brut une dureté d'environ
310 unités Bribell,une résistance à la traction d'environ 63 kg. mm2 et une limite d'étirage d'environ 39 k/mm2, Par refroidisse- ment brusque à partir d'environ 1000 o C. dans de l'eau et par ur recuit subséquent à 500 C. environ,on peut élever la résistance à la traction jusque environ 101 kg/mm2 et la limite d'étirage jusqu'à environ 91 kg/mm2' Dans','ce cas,l'accroissement de dureté est faible; il n'st que de 10 unités Brinell environ.
On obtient des résultats particulièrement favorables en ajoutant du titane,bore,zirconium,tantale,niobium,cérium, ou uranium à des alliages de fer-chrome nickel et à des alliages d'acier-chrome nickel par exemple de tels alliages avec 6 à 40 % de chrome,25 à 0, 5 % de nickel et jusqu'à 1 % de carbone.
C'est ainsi par exemple .u'un alliage d'acier chimiquement neutre,avec environ 18 % de chrome,8 % de nickel,0,15 % de car- bone, et 3,6 % de titane,possède,après un refroidissement brus- que,à partir de 12CO o C. environ dans de l'huile,une dureté de 315 unités Brinell;par recuit à environ 500 o C. on peut élever la dureté jusqu'à 560 unités Brinell.
Un alliage d'acier chimiquement neutre,avec environ 17 % de chrome,8 % de nickel, 0,15 % de carbone et 0,55 % de bore, possède,après un refroidissement brusque à partir de 1250 C environ dans de l'huile,une dureté d'environ 210 unités Brinell qu'on peut,par recuit,à environ 800 o C.élever jusqu'à 450 unités Brinell.
Un alliage d'acier chimiquement neutre,avec environ 18 % de chrome, 8,3 % de nickel, 0,10 % de carbone et 1,1 % de zirconium, présente, après un refroidissement brusque à partir de 1050 o C. environ dans de l'huile, une dureté d'environ 260 unités Brinell. Si on recuit ensuite cet alliage à 700 o C. envi- ron la dureté s'élève jusqu'à 550 unités Brinell.
<Desc/Clms Page number 4>
La résistance et la limité d'étirage des alliages de fer- chrême-nickel et des alliages d'acier-chrome-nickel subissent par le procédé de durcissement par ségrégation,également un accroisse- ment notable, même dans .des cas où on ne tend pas à obtenir ou on n'atteint pas un fort accroissement de la dureté par suite d'un température trop basse de refroidissement brusque ou de recuit ou par suite d'un arrêt prématuré du traitement de chauffage au rouge.
C'est ainsi,par exemple que l'alliage mentionné ci-dessus d'acier chrome nickel renfermant du bore qui, à l'état brut, présente une résistance à la traction d'environ 86 kg mm/2 et une limite d'étirage d'environ 31 kg.mm/2 atteint après un refroidis- brusque a partir de 1150 C dans de l'huile/ sement et après recuit a 700 o C. environune résistance a la traction d'environ 134 kg. mm2 et une limite d'étirage d'environ 107 kg mm/2 pendant que la dureté atteint la valeur d'environ 340 unités Brinell.
Lorsqu'on ajoute,aux alliages chimiquement neutres de fer chrome nickel ou d'acier chrome nickel,encore d'autres éléments d' alliages,comme le silicium,manganèse,tungstène, molybdène, vanadium ou cobalt, on peut obtenir des résultats encore meilleurs par le procédé décrit ci-dessus.
<Desc / Clms Page number 1>
A method of improving the properties, in particular the hardness, strength and stretch limit, of iron alloys and steel alloys.
It has already been successfully proposed to cause, in iron alloys and steel alloys, by the addition of carbon, azoe or copper and by an appropriate heat treatment, hardening phenomena, called hardening. by segregation, which are accompanied by improvements in other technically important properties, for example strength and stretch limit.
The present invention is based on the observation that the elements titanium, boron, zirconium, tantalum, niobium, cerium and uranium, are capable, in the same way as carbon, nitrogen and copper, of causing hardening by segregation. in iron alloys and steel alloys.
<Desc / Clms Page number 2>
To achieve this goal, iron alloys or steel alloys, which contain approximately up to 10% titanium or from 0.01 to 4% boron or 0.01 to 8% zireo, are heated to red. - nium, tantalum, niobium, cerium or uranium, separately or mixed first at high temperature, for example, depending on the type of alloy between 700 to 1300 Q C. approximately. Sudden cooling is then produced in water, oil, air or the like.
Subsequent annealing, for example at a temperature of between 250 and 700 ° C., then causes a noticeable improvement in the properties, in particular in hardness, tensile strength and stretch limit. However, it is often enough, in particular for low titanium, boron, zirconium, tantalum, niobium, cerium and uranium contents, already of simple annealing without prior cooling, to cause hardening by segregation.
this is of particular importance for the improvement of castings and large forged parts by segregation hardening, since it is frequently imos- sible, for practical reasons, to redheat such parts and then cool them. Annealing can also be replaced by particularly slow cooling.
For example, a steel alloy, with about 0.15% carbon and 0.72% tantalum + niobium, has, after abrupt cooling of 1250 oC in water, a hardness of 210 Brinell units which can be brought up to 285 Brinell units by annealing at 300 o C.
It has further been found that the segregation hardening property of iron alloys and steel alloys containing titanium, boron, zirconium, tantalum, niobium, cerium can be further increased. or uranium, by the heat treatment mentioned, when these alloys also contain other elements such as silicon,
EMI2.1
manganese, chrome, nickel, tungsten $, molYbdenum, vanadium or
<Desc / Clms Page number 3>
cobalt, separately or as a mixture.
For example, a steel alloy with about 0.87% titanium, 3% nickel and
0.1% carbon, has a hardness of approximately
310 Bribell units, tensile strength of approximately 63 kg. mm2 and a draw limit of about 39 k / mm2, By sudden cooling from about 1000 o C. in water and subsequent annealing at about 500 C., the strength can be increased tensile up to about 101 kg / mm2 and the stretch limit up to about 91 kg / mm2. In this case, the increase in hardness is small; it is only about 10 Brinell units.
Particularly favorable results are obtained by adding titanium, boron, zirconium, tantalum, niobium, cerium, or uranium to iron-chromium nickel alloys and to steel-chromium nickel alloys, for example such alloys with 6 to 40 % chromium, 25 to 0.5% nickel and up to 1% carbon.
Thus, for example, a chemically neutral steel alloy with about 18% chromium, 8% nickel, 0.15% carbon, and 3.6% titanium, has, after a sudden cooling, from about 12CO o C. in oil, a hardness of 315 Brinell units; by annealing at about 500 o C. the hardness can be raised up to 560 Brinell units.
A chemically neutral steel alloy, with about 17% chromium, 8% nickel, 0.15% carbon and 0.55% boron, has, after abrupt cooling from about 1250 C in oil, a hardness of about 210 Brinell units which can, by annealing, at about 800 o C. be raised to 450 Brinell units.
A chemically neutral steel alloy, with about 18% chromium, 8.3% nickel, 0.10% carbon and 1.1% zirconium, present, after abrupt cooling from about 1050 o C. in oil, a hardness of about 260 Brinell units. If this alloy is subsequently annealed at 700 o C. the hardness rises to 550 Brinell units.
<Desc / Clms Page number 4>
The strength and stretch limitation of iron-chromium-nickel alloys and steel-chromium-nickel alloys are also significantly increased by the segregation hardening process, even in cases where this is not possible. A strong increase in hardness does not tend or is not achieved as a result of too low a sudden cooling or annealing temperature or as a result of premature stopping of the red heating treatment.
Thus, for example, the above-mentioned alloy of chromium nickel steel containing boron which, in the raw state, has a tensile strength of about 86 kg mm / 2 and a limit of stretching of about 31 kg.mm/2 achieved after abrupt cooling from 1150 C in oil / semen and after annealing at 700 o C. approximately a tensile strength of about 134 kg. mm2 and a stretch limit of about 107 kg mm / 2 while the hardness reaches the value of about 340 Brinell units.
When other alloying elements such as silicon, manganese, tungsten, molybdenum, vanadium or cobalt are added to chemically neutral alloys of chromium nickel iron or chromium nickel steel, even better results can be obtained. by the method described above.