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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INTENTION sous le bénéfice de la. Convention Internationale du 20 Mars 1883.
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Il Perfeetionnements aux aciers spéciaux e . .. -.. -.. -... - - , la. présente invention se rapporte aux aciers au chrome.
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L* addition du chrome à des aciers contenant relativement peu de carbone augmente: leur résistance mécanique ainsi que leur résistance à la corrosion et à l'oxydation provoquée par les températures élevées.
Bien que les aciers au chrome aient une résistance mé- canique et une résistance à la corrosion plus élevées, un grand nombre de ces alliages durcissent considéra- blement lorsqu'on les refroidit à l'air et, pour ce
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motif, ils exigent un trairement inaccoutume pendant leur fabrication.
Le durcissement à l'air n'est pas aussi prononcé dans les aciers à faible teneur en carbone à moins que le métal contienne une certaine quantité de chrome.
C'est ainsi qu'on a constaté Que la tendance à durcir par refroidissement à l'air n'est très prononcée dans les aciers ordinaires à faible teneur en carbone et dans des aciers à faible teneur en carbone auxquels, on a ajouté jusqu'à 3 % de chrome environ, mais que lorsque la teneur atteint de 3,5 à 4 % environ, le métal pré- sente ce défaut même lorsqu'on le refroidit à partir d'une température élevée de laminage, Si l'on augmente la teneur en chrome au-delà de 16 % environ, la tendance à se durcir à l'air n'est pas aussi marquée que celle qu'on trouve dans les aciers dont la teneur en chrome est plus faible;
toutefois, ces aciers,à teneur en chrome plus élevée,manquent de ductilité lorsqu'ils ont été laminés à chaud. la fabrication d'objets forgés à partir d'aciers au chrome as trempant à l'air présente de sé- rieuses difficultés qu'on ne peut écarter que par des précautions inusitées et l'application de procédés re- lativement coûteux. On doit prendre des précautions pour le refroidissement des lingots chauds et pour le réchauffage des objets,:pour les opérations de forgeage ou de laminage,si l'on veut éviter la formation de cra- quelures sérieuses par suite d'un refroidissement ou d'un chauffage trop rap0ides ou irréguliers.
L'acier trempé peut se craqueler, se fendiller facilement par suite de manipulations 'brutales ou du moulage et des défauts superficiels tels que des craquelures sont dan-
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gereux parce qu'@ Ils- constituent des points de départ pour des ruptures.
Un chauffage très lent, le refroidis- sement au-delà du point critique,, dans le four et un traitement très minutieux sont nécessaires dans la fa- brication de ces aciers. la. demanderesse a constaté que l'addition de quantités appréciables de certains éléments aux aciers à faible teneur en carbone et contenant de 3,5 à 20 % environ de chrome réduisent sensiblement la pro- priété de ces aciers de @ tremper par leur refroidis- sement rapide ou lent à partir de températures élevées.
Un de ces éléments, est le vanadium, et la présente in- vention a pour objet les aciers qui sont sensiblement exempts de: la propriété de @ tremper et contenant de 3,5 à 20 % de chrome environ, moins de 0,1 % environ de carbone et du vanadium, la teneur en vanadium étant au moins cinq fois plus élevée que celle, en carbone et de préférence au moins dix fois plus élevée que celle en carbone, mais inférieure à 1 % environ,
L'effet du vanadium sur la propriété des aciers au chrome de @ tremper est montré sur le tableau n 1.
Sur ce tableau, l'analyse indique chacun des élé- ments présents en quantités appréciables, le reste étant dans chacun des cas du fer et des impuretés, par exempter une faible quantité de soufre et de phosphore, de 0,2 à 0,26 % de silicium et de 0,37 à 0,47 % de man- ganèse.
Sous le titre *état* on a désigné l'état dans lequel se trouve l'échantillon soumis à l'essai, cet état étant : (1) l'état lamina, (2) l'état dans lequel se trouve l'échantil- ion après qu'on l'a chauffé pendant quatre heures à 750 ,
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qu'on l'a refroidi à l'air à la température ambiante
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et qu'on lui a donné un recuit approprié pour les a- ciers au chrome ordinaires,,
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t } 1'l'état dans lequel se trouve l'échantil- lon quand on l'a chauffé pendant dix minutes â 200 et qu.on l'a refroidi à Pair, ce traitement trempant très
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fortement les aciers au chrome ordinaires.
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,,05 : 0,,06: - : 1 5,9 : 126 : 22 : 64 : 3p73 : 5.62 3,05 : 0lE76: -- 2 : 8,8 116 43 81 : 3,02 : 4,22 5,05 00: - : 3 : 7,5 : 170 -- : -- : -- : .........
4,54 00?: - : 1 5,2 286 8 : 20 : 6,82 10,47 4,54 0,07: - 2 : 6,4 146 : 33 : 78 5,30 4,92 4,54 0,07: - 5 : 5,8 302 : - : - : -- : -- .
: t t t t 5,84 0,05: - : 1 5,1 31 : 5 : 13 : 7,17 10,96 5,84 : 0,05: - : 2 : 7,3 137 36 78 5,02 4,75 5,84 Q 0, 05: - : 5 : 5,9 508 11 56 9,00 la,% ...........
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5,80 0,05:0,38 1 : 5,9 212: 18 60 534 : 7,61 5,80 t o,05:0,38 : 3 9,9 126 # -- : -- ! - 5,80 0,05:0,38 5 : 6,8 170 29 : 69 3,02 : 5,42 : , i i , 1 5.SS 0,045:0,69 1 : 7,6 165 : 25 7S à,67 : 5,45 5,sa :0,045:0,69: 2 : 9,6 131 33 : 78 : 2,60 4,50 5,82 :0,045:0,69: 3 9,3 126 41 : 76 : 1,83 : 4,50 5,67 0,07:0,92 1 : 6,0 186 29 : 77 4,15 6,3 5,67 0,07:0,ga: 2 : 8,0 128 # # # # 5,67 o,07:0,9 : 3 : 10 151 35 : 82 : 2,53 4,78 ..........
13,84 0,0?: - : 1 5,9 248 : 8 : 16 6,61 9,24 13,84 0,07: - 2 : 8,3 : 1S7 33 : 71 : 3, 09 : 5,sa 15,84 0,07: - 3 5,0 : 270 9 30 : 8,44 9,78 : :.: : : : 15,10 0,08:0,81 1 : 6,6 195: 19 44 : 4,85 : 8,16 15,10 : 0,08:0,81 2 7,5 : 149 : - : - 1 - à - 13,10 0,08:0,81 3 : 8,4 : 134r : 25 : 65 : 5,OS 5,28 : .........
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L'allongement a été constaté sur une éprou-
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Les nombres Qui figurent dans le tableau n 1 montrent qu'un acier au chrome à 3 % contenant peu de carbone ne trempe pas d'une façon considérable à l'air tandis qu'un acier contenant de 4,5 à 12 % de chrome et à faible teneur en carbone trempe consi- dérablement par le refroidissement à l'air à partir des températures usuelles du travail à chaud. L'effet de l'addition du vanadium en diverses proportions de -vanadium par rapport au carbone est démontré également par ledit tableau.
On remarquera qu'une quantité de 5 à 10 parties de vanadium environ pour 1 partie de carbone en poids diminue considérablement la propriété qu'ont les aciers de tremper et que l'addition de environ/ 10 à 15 parties/de vanadium pour 1 partie de carbone supprime la propriété de ces aciers de se tremper. On remarquera, également que l'addition du vanadium diminue la dureté des aciers lorsqu'ils se trouvent dans un état analogue à celui qui leur est propre lorsqu'ils ont été laminés. Les aciers objet de l'invention pré- sentent des propriétés en fonction du traitement ther- mique, plus semblables à celles des aciers ordinaires à faible teneur en carbone qu'à celles des aciers ordi- naires au chrome correspondants.
L'addition du vanadium augmente également la ténacité de ces aciers au chrome.. C'est ainsi par exemple qu'us acier contenant 5,8 % de chrome et 0,05 % de carbone a donné, lorsqu'on l'a soumis à l'essai aux chocs de Izod, alors que ledit acier se trouvait dans. un état:
analogue à celui quil a lorsqu'il sort du laminoir ,le nombre de 1,627 kgm et des additions de 0,38 % et de 0,6 % de vanadium ont élevé ce chiffre à 6,781 kgm et 11,664 kgm respectivement.
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la demanderesse a constaté Que l'addition d'une quantité supérieure à 1 % environ de vanadium aux aciers au chrome diminue d'une façon sensible leur résistance à l'oxydation à des températures éle- vées et qu'une addition atteignant plusieurs unités % de vanadium détruit pratiquement Inutilité des aciers à températures élevées.
En raison de ce fait et en raison en' outre dufait que cinq. à dix parties de vanadium au moins pour une partie de carbone sont nécessaires pour produire les effets constatés, la teneur en carbone aucun cas des agies doit en aucun cas dépas ser fl eiu. des aciers ne doit en dépasser 0,1 environ. En raison du fait qu'une grande partie des aciers au chrome ayant une teneur en chrome comprise entre les limites conformes à l'invention, sont employés dans l'industrie à des températures élevées, l'addition d'une quantité supérieure à 1 % environ de vanadium produirait des aciers n'ayant qu'un champ limité d'application.
L'effet du vanadium sur la résistance des aciers au chrome à l'oxydation à températures élevées est démontré par le tableau II qui. indique la perte % en poids de chacun d'un certain nombre d'échantillons constitués par des cubes en acier pesant environ 70 gr, le tableau indiquant le résultat d'un traitement qui consistait à maintenir chacun des échantillons dams une atmosphère 'oxydante pendant 160 heures à une tem- péra.ture comprise entre 785 et 800 .
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TABLEAU II
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<tb> % <SEP> Cr <SEP> : <SEP> % <SEP> C <SEP> % <SEP> V <SEP> Perte <SEP> en <SEP> poids
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µ µ
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<tb> 5,56 <SEP> 0,10 <SEP> Néant <SEP> 7,3
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<tb> 6,16 <SEP> 0,09 <SEP> 0,43 <SEP> 8,0
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5,80 0,05 0,69 7,5
EMI7.5
<tb> 5,67 <SEP> 0,07 <SEP> 0,92 <SEP> 11,6
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6,15 oe2o 2,19 213,6
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<tb> 6,00 <SEP> 0,07 <SEP> 5,24 <SEP> 49,7
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<tb> 6,10 <SEP> 0,22 <SEP> 7,80 <SEP> 73,6
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les aciers qui font l'objet de l'invention peuvent, non seulement être chauffes et refroidis rapi- dement ou lentement entre les limites de la température ordinaire et celle de 1000 sans qu'ils soient exposes aux dangers que courent les aciers au chrome ordinaires traités d'une façon analogue, mais ils peuvent aussi être forgés,
laminés ou usinés d'une autre façon avec des difficultés et des dépenses beaucoup moindres et l'acier forgé peut étre recuit si on le désire par chauf- fage pendant quelques minutes à une température élevée, à 900 environ ,et par refroidissement subséquent rapide
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ou lent gaz la tenmarature ambiante.
Un des grands champs d'application de la présente invention a pour objet des t8les et des tubes destinés à être utilisés à des températures élevées et des tiges de métal d'apport pour la soudure.