BE427843A - - Google Patents

Description

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  Alliage d'acier. 



   L'invention concerne un alliage d'acier susceptible de prendre la structure martensitique à la trempe et destiné particulièrement à la fabrication des objets trempés résistant à la corrosion) tels que les instruments à pointe et les instruments à arête tranchante. Un des objets de l'invention consiste dans la préparation d'un alliage d'acier, dont la température de trempe permettant,   d'obte-   nir la dureté la plus avantageuse est notablement plus basse' que celle des aciers au chrome employés jusqu'à présent aux applications précitées. Ce but est atteint suivant 

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 l'invention en incorporant à l'acier comme élément   d' al-   liage, l'azote et le Molybdène et/ou le tungstène. 



   L'alliage d'acier suivant l'invention est caractérisé principalement en ce qu'il contient de 0,50 à   2,50%   de carbone, de 8 à 22% de chrome, de 60 à 90% de fer, de   0,050   à 0,25% d'azote et au moins 0,20% de molybdène et/ou de tungstène et les pourcentages normaux eh manganèse, silicium, phosphore et soufre contenus dans les fers et aciers du commerce. 



   Les aciers au   enroue   résistant à la corrosion qui sont susceptibles de prendre la structure martensitique à la trempe, sont constitués d'une manière générale, par un alliage de base, dont la composition est comprise entre les limites approximatives suivantes: 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> carbone................0,20 <SEP> à <SEP> 2,50%
<tb> chrome................. <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 22%
<tb> fer, <SEP> maximum <SEP> environ.... <SEP> 90%
<tb> 
 
La teneur en carbone qui convient le mieux aux différentes   catégories   d'applications est déterminée, principalement par la dureté maximumm qu'on cherche à obtenir par la trempe, ainsi que par la qualité et les propriétés cherchées du   tranchant   de l'instrument.

   S'il est   né@es-   saire que le tranchant possède un degré de dureté élevé et une longue durée, la teneur en carbone doit être au moins égale à 50% et de préférence pas inférieure à 70%. Pour qu'il soit possible d'écrouir l'acier à froid par laminage ou étirage à froid, la teneur en carbone ne doit pas dépasser 1,35 à 1,40%. La teneur en chrome qui convient le mieux est comprise généralement entre 13 et 18%. 



   Les propriétés caractéristiques de trempe d'un acier de ce type connu sont celles que possède à titre d'exemple un acier ayant le, composition suivante: 

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 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> carbone.....................1,23%
<tb> manganèse <SEP> .................0,43%
<tb> 
 
 EMI3.2 
 "hi '.zricium.............. e ....0,0?,  
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> chrome....................13,4 <SEP> %
<tb> azote.....................'0,021%
<tb> 
 
On chauffe d'abord dans un bain de sel pendant cinq minutes un barreau d'essai de ce métal, dont les dimensions approximatives sont 4 x 30 x 25 mm. à des températures différentes', puis on trempe ces barreaux dans l'huile. On   déte -   mine la dureté de ces éprouvettes dans une machine d'essai à la dureté.de Vickers sous une charge de 30 kgs.

   Le rapport entre la dureté et la température de trempe est indiqué par   la couche   1 du diagramme figurant au dessin annexé et dans lequel les abscisses représentent les températures et les ordorinées les duretées. 



   Dans ce cas, on obtient la dureté la plus avantageuse en trempant à une température de   1050 'C.   La forme de la courbe montre que la dureté la plus avantageuse ne peut être obtenue que dans un intervalle de température très restreint. 



  La dureté maximum qu'on peut obtenir avec un acier au chrome de ce type est notablement inférieure à celle qu'on   obtient   en trempant un acier sans élément d'alliage contenant le même pourcentage en carbone. C'est pourquoi il est très important d'une manière générale qu'on obtienne réellement la dureté maximum en trempant un acier au chrome de ce type. Il arrive souvent que la température de trempe, nécessaire à cet effet, égale dans le cas présent à 1050 C, atteint une valeur très élevée et incommode.

   En effet la plupart des fours de trempe électrique en usage dans l'industrie comportent des éléments de résistance en chrome-nickel ou alliage similaire qui,   en'   raison de la   durée!de   chauffage nécessaire particulièrement dans le cas des grands fours, ne peuvent guère être utilisés à une température supérieure à   1000 C .   Il n'est donc pas   pos-   
 EMI3.4 
 sible., dans la pratique, de tremper un simple acier au ChrofÎ 

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 dans   un   four de cette nature pour obtenir la dureté maximum. 



   Des essais nombreux avec différents éléments d'alliage, ont   démontré qu'on   .eut abaisser la température de trem-   pe   nécessaire pour obtenir la dureté maximum en augmentant le pourcentage en azote jusqu'à une valeur qui dépasse notablement la proportion normale de cet élément, existant dans l'alliage sous forme   d'impureté   fortuite, qui d'après un grand nombre   d'analyses   est comprise généralement entre 0,010 et 0,020% et n'atteint qu'exceptionnellement   0,030%   environ. 



   L'analyse suivante est un exemple de la composition d'un acier dont la teneur en azote est supérieure à la   non=   male: 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> carbone...................0,96%
<tb> manganèse.................0,48%
<tb> silicium..................0,16%
<tb> chrome...................13,3 <SEP> % <SEP> 
<tb> azote.................... <SEP> 0,145%
<tb> 
 
La courbe 2 du dessin représente les variations de la dureté en fonction de la température de trempe de cet acier dans les mêmes conditions d'essai que dans l'exemple précédent.

   On voit que la température de trempe permettant d'obtenir la dureté optimum est égale à   1025 C,   c'est-à-dire inférieure de 25 C à celle de l'acier au chrome ne contenant pas d'azote supplémentaire, suivant le premier exemple, et qui lorsqu'on la trempe à 1025 C prend une dureté inférieure de 50 unités   Vickers   à la dureté optimum. 



   Mais d'autres essais effectués dans ce sens ont démontré qu'on   peut   realiser une réduction encore plus importante de la température de trempe nécessaire pour obtenir la dureté optimum en combinant l'addition de l'azote avec une addition de molybdène   augmentée   ou remplacée, s'il y a lieu par une addition   de'tungstène..La   composition de l'acier indi- 

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 quée ci-dessous peut servir s'exemple: 
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> carbone...........1,09%
<tb> manganèse <SEP> .........0,52%
<tb> silicium...........0,24%
<tb> chrome.** <SEP> ........... <SEP> 13'; <SEP> 1%
<tb> molybdène.......... <SEP> 1,01% <SEP> 
<tb> 
 
 EMI5.2 
 azot'e.60*6 .........

   C)   @   ? Suivant la courbe 3 du diagramme, la dureté ' est optimum/obtenue dans ce cas par   unetrempe   à 975 C environ , soit à une températurede trempe d'environ 75 C inférieure à celle de l'acier.simple au chrome de la courbe 1, qui, lorsqu'on le trempe à 975 C prend une dureté   inferieure   de 210 unités environ à la dureté optimum. 



   La courbe 4 du   diagramme   obtenue avec un acier con- 
 EMI5.3 
 tenant seulement, le molybdène montre que l'importal1.t eiiet obtenu suivant l'invention est dû effectivement à la combi-   naison   de l'azote et du molybdène. La composition de cet acier était la suivante: 
 EMI5.4 
 
<tb> 
<tb> carbone....................1,0%
<tb> manganèse..................0,82%
<tb> silicium...................0,31%
<tb> chrome....................12,9%
<tb> molybdène................. <SEP> 1,57%
<tb> azote..................... <SEP> 0,027% <SEP> 
<tb> 
 
La températurede trerape nécessaire pour obtenir la dureté optimum est la même que celle du simple acier au chro- me donnée par la courbe 1. 



   L'avantage pratique de l'addition des éléments d'al- liage suivant l'invention est évident , car sous l'action de cette addition, la température de trempe nécessaire pour ob- tenir la dureté maximum diminue   jusqu' à   une valeur qui permet de faire usage des fours de chauffage électrique du type de construction normal pour exécuter la trempe. Cette   addition     @   

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 n'influe en rien sur la résistance à la corrosion de l'acier et ne paraît pas non plus rendre l'acier moins facile à travailler à chaud ou a froid. 



   Un alliage Gracier suivant l'invention convenant particulièrement à la fabrication d'instruments à arête tranchante fine trempée, tels que les lames de rasoirs et 
 EMI6.1 
 les 1#s.tr;,xxents chirurgicaux contient: 
 EMI6.2 
 carbone.................0,70 à l40', chrome..........,.......10 à 18% azote...................0,075 à 0,20% molybdène et/ou tungstène 0,20 à 4% 
La teneur en chrome dans les aciers du type envisagé est comprise de   préférence   entre 13 et   18%,   mais dans certains cas, peut être plus forte ou plus faible entre les limites indiquées ci-dessus. 



   En ce qui concerne le manganèse, on peut faire remarquer que dans l'acier suivant l'invention, la teneur en   manganèse   doit être   inférieure   à 0,65%, car avec la combinaison d'éléments   d'alliage   envisagée, on peut obtenir une dure té optimum plus   élevée   au-dessous de cette limite que si la teneur en manganèse est plus forte. 



   Pour des applications spéciales, il peut être avanta- ,ceux de modifier quelque peu les propriétés mécaniques et autres des alliages d'acier en ajoutant d'autres éléments L'alliage en supplément de la combinaison de l'azote et du, molybdène et/ou du tungstène. L'acier suivant l'invention peut donc contenir des pourcentages supérieurs à 0,05% d'un ou plusieurs des éléments   suivants:   glucinium, bore,   aluminium,   titane, vanaoium, cobalt, cuivre , arsenic, sélénium zirconium, niobium, étain;, antimoine, tantale, uranium. 
R e s u m é. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. ----------L'invention a pour objet:. <Desc/Clms Page number 7>

   1 - :Un alliage d'acier convenant particulièrement à la fabrication d'objets trempés résistant à la corrosion, remarquable notamment par les caractéristiques suivantes con- sidérées séparément ou en combinaison: a) il contient de 0,50 à 2,50% de carbone, de 8 à 22% de chrome, de 60 à 90% de fer, de 0,05% à 0,25% d'azote et au moins 0,20% de molybdène etõu de tungstène avec des pour- centages normaux de manganèse, silicium phosphore et soufre contenus dans lesfers et aciers du commerce; b) la teneur en carbone est comprise en-tre 0,70 et 1,40%,en chrome entre10 et 18%, en azote entre 0,075 et 0,20% et en molybdène et/ou tungstène., entre 0,20 et 4%;

   c) il contient des pourcentages supérieurs à 0,05% de l'un ou plusieurs des éléments d'alliage suivants: gluci- nium, bore, aluminium, titane, vanadium, cobalt, cuivre, arsenic, sélénium; zirconium, niobium, étain, antimoine, tantale, uranium.

   2 - Les pièces et autres articles obtenus à partir de l'alliage suivant 1 -.

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