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Perfectionnements au traitement des aciers trempants.
Cette invention est relative aux aciers et elle concerne plus spécialement les aciers dont on.peut augmenter la dureté en les refroidissant rapidement depuis des températures oompri- ses dans la marge critique ou supérieures à celle-ci. Pour plus de simplicité, on décrira ci-après l'invention principalement dans son application aux aciers au .carbone contenant 0,1 à 1% de carbone et jusqu'à concurrence d'environ 2% de manganèse et d'environ 1% de silicium, mais au cours de la description il apparaîtra clairement que l'invention peut être appliquée à une grande variété d'aciers trempants.
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Quand on trempe l'acier par refroidissement rapide depuis des températures élevées, il est souvent utile de pro- duire une zone durcie profonde ou épaisse plutôt ù'une mince couche durcie superficielle. La profondeur jusqu'à laquelle est trempée une pièce d'acier, à une allure donnée d'extraction de la chaleur, est différente pour des aciers différents. La propriété de l'acier, qui provoque cette susceptibilité vis-à- vis de l'effet de la masse au cours de la trempe, semble être inhérente, et on la désignera ci-après, pour la commodité, par le terme "faculté de se tremper en profondeur" (en anglàis: "deep-hardenability").
Une mesure appropriée généralement admise de la "facul- té de l'acier de se tremper en profondeur est fournie par l'essai "Jominy" décrit en détail dans l'article "A Hardenabi- lity Test for Carburizing Steel" par W.E. Jominy et A.L.
Boegehold paru dans la publication "Transactions of the
American Society for Metals", Vol.26, p.574 (1938). Pour le résumer brièvement, l'essai est exécuté sur une éprouvette d'acier de forme et de dimensions standardisées, et consiste à chauffer l'éprouvette entière à la température de trempe voulue, à extraire rapidement la chaleur par une face d'extré- mité de l'éprouvette, à enlever à la meule l'écaille superfi- cielle et la pellicule décarburée et à produire une surface plane convenant pour exécuter l'essai de dureté, puis à mesurer la dureté Rockwell "C" tout le long de l'éprouvette.
Un moyen commode d'exprimer la relation entre la dureté et la distance depuis l'extrémité trempée ou durcie, est la distance entre cette extrémité et le point où la dureté devient inférieure au chiffre Rockwell "C" 50 et cette distance est appelée ci-après "profondeur de trempe Jominy". Quand on emploie la même tem- pérature de trempe et les mêmes conditions de refroidissement pour une série d'aciers, le rapport des profondeurs Jominy des zones trempées ou durcies correspond au rapport des "facultés @
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de ,se tremper en profondeur" des aciers de la série.
Un but de l'invention est d'améliorer la faculté de se tremper en profondeur des aciers trempants en général et, plus spécialement, celle des aciers ordinaires au carbone et à faible teneur en éléments d'alliage, (inférieure à 5% de l'agré- gat d'éléments autres que le fer et le carbone).
On peut améliorer dans une certaine mesure la faculté de se tremper en profondeur de l'acier en ajoutant des pourcen- tages appropriés d'un quelconque des éléments qui sont capa- bles d'entrer en solution solide dans l'acier aux températures élevées, par exemple du bore, silicium, molybdène, tungstène, chrome ou nickel. Ces éléments durcissants diffèrent notable- ment entre eux quant à leur pourcentage minimum requis pour conférer à l'acier la faculté de se tremper en profondeur dans une mesure satisfaisante et quant au maximum de cette faculté qui peut être obtenu tout en conservant à l'acier d'autres qualités nécessaires.
On a observé que certaines combinaisons des .éléments énumérés ci-dessus peuvent être employées pour conférer à l'acier une faculté de se tremper en profondeur même encore plus élevée, sans sacrifier sensiblement d'autres propriétés désirables de l'acier. On a trouvé en outre que des combinaisons de certains de ces éléments avec des proportions appropri,ées d'un ou plusieurs métaux alcalins, de métaux alcalino-terreux, de glucinium,, d'aluminium, de titane, de zirconium, d'uranium, de cérium, de thorium, de vanadium, de niobium et de tantale, élèvent notablement l'effet de la combinaison sur la faculté de se tremper en profondeur.
Au cours de recherches sur ce sujet.on à découvert que quelques-unes de ces combinaisons d'éléments sont particulié- rement efficaces pour conférer à l'acier la faculté de se trem- per en profondeur,et la présente invention est basée sur cette découverte.
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Une combinaison particulièrement avantageuse est celle du bore et du silicium, de préférence avec un ou plusieurs au- tres éléments qui peuvent être l'aluminium, le glucinium, le magnésium, le calcium, le-baryum, le strontium, les métaux al- calins, le titane, le zirconium, le cérium, le hafnium, le' thorium, le vanadium,. le niobium, le tantale, l'uranium, dans une proportion appropriée supérieure à celle requise pourl'af- finement du grain de l'acier.
Cela étant, la présente invention a pour objet - dans le cadre de la fabrication d'aciers trempants contenant une pro- portion de bore comprise entre 0,0005 et 0,05% - un procédé pour conférer à ces aciers la faculté de se tremper en profon- deur, qui consiste à maintenir la teneur en silicium de l'acier entre 0,1 et 2% et à ajouter éventuellement à l'acier un ou plusieurs éléments d'affinement du grain, employés dans une fai- ble proportion totale supérieure à celle requise pour l'affi- nement du grain, afin d'améliorer la faculté de se tremper en profondeur.
Selon la présente invention, le bore peut être présent dans une proportion comprise entre 0,0005 et 0,05%,mais doit d'ordinaire figurer à une teneur comprise entre environ 0,001 et 0,015%. La teneur en silicium peut avantageusement être com- prise entre 0,1 et 1% ou entre 0,1 et 2%, et elle sera habi- tuellement comprise entre 0,15 et 0,35%. La proportion minimum totale de l'autre ou des autres éléments susmentionnés à ajou- ter est toute proportion supérieure à celle requise pour l'affi- nement du grain.
Le pourcentage requis pour l'affinement du grain dépend de la sorte d'acier, des conditions de fabrication de l'acier et de la nature et du nombre des éléments désoxy- dants et affineurs de grain employés, et on peut le déterminer empiriquement par les méthodes employées couramment dans la métallurgie et dans la fabrication de l'acier. Dans la plupart
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des cas le pourcentage total de ces autres élémentsà ajouter sera compris entre 0,03 et 0,5% ou 1%, et la marge préférée se situe entre 0,05 et 0,3%.
Il s'avère que pour chaque élément et chaque combinai- son d'éléments il existe un pourcentage optimum qui confère à l'acier une faculté maximum de se tremper en profondeur, et un résultat fréquent d'un accroissement du pourcentage au-delà de l'optimum est un abaissement dela faculté dé se tremper en profondeur, en-dessous de celle conférée à l'acier par le pourcentage optimum. Pour des raisons d'économie, ou pour obtenir un acier présentant une certaine combinaison voulue de propriétés mécaniques, il est souvent avantageux d'ajouter une quantité d'éléments soit inférieure, soit supérieure à celle 'qui confère à l'acier une profondeur, de trempe maximum. Par conséquent, l'invention n'est point limitée à l'emploi des pourcentages optima.
L'efficacité relativement élevée des combinaisons de bore et de silicium peut être appréciée en'examinant les chiffres dérivés de données d'essais, groupés au Tableau A ci-après qui indique en centièmes de pouce anglais (25,4 mm) les chiffres relatifs de "profondeur de trempe Jominy" pour des aciers con- tenant environ 0,45% de carbone, 1,5% de manganèse et les pour- centages indiqués des autres éléments ajoutés, le reste étant du fer.
- TABLEAU A.
EMI5.1
<tb>
% <SEP> Si <SEP> % <SEP> B <SEP> % <SEP> Al <SEP> % <SEP> Zr <SEP> % <SEP> V <SEP> Profondeur
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> trempe
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Néant <SEP> Néant <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 53
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.25 <SEP> N,éant <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 56
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Néant <SEP> 0.01 <SEP> .0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 69
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> '0.25 <SEP> 0. <SEP> 01 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 208
<tb>
Chacun des aciers du tableau A contient une proportion totale des éléments aluminium, zirconium et vanadium légèrement
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supérieure à celle requise pour l'affinement du grain de l'acier.
Il faut observer que-ni 0,25% de silicium seul ni 0,01% de bore seul n'a aucun effet sensible sur la faculté de se tremper en profondeur de l'acier à grain fin, mais que l'addition simultanée de silicium et de bore améliorer cette faculté dans une mesure remarquable.
Les effets respectifs d'additions des éléments aluminium, zirconium, vanadium et titane employés individuellement, sur la faculté de se tremper en profondeur d'aciers contenant environ 1,6% de Mn, 0,25% de Si, 0,45 à 0,55% de carbone et 0,01%' de bore ajouté, sont indiqués comparativement par les chiffres du tableau B, dérivé de données d'essais.
La teneur en carbone des aciers employés dans ces essais varia de 0,42 à 0,53% et la profondeur de trempe Jominy, exprimée en centièmes de centimètre, est la profondeur mesurée au point correspondant au chiffre Rockwell "C" 50, corrigée par le facteur (¯ 0,01%C = ¯ 0,305 centimètre) afin d'indiquer la profondeur Jominy pour un acier à 0,45% de carbone correspondant.
TABLEAU B
EMI6.1
<tb> Pourcentage <SEP> ajoute <SEP> 0. <SEP> 00 <SEP> 0. <SEP> 025 <SEP> 0.05 <SEP> 0.10 <SEP> 0.15
<tb>
EMI6.2
Elément ajouté Profondeur de trem e Jomin (co¯rrigè') ¯
EMI6.3
<tb> Aluminium <SEP> 94 <SEP> 97 <SEP> 175 <SEP> -- <SEP> 216
<tb> Titanium <SEP> 94 <SEP> 150 <SEP> -- <SEP> 163 <SEP> 165
<tb> Zirconium <SEP> 94 <SEP> 122 <SEP> -- <SEP> 89 <SEP> 173
<tb> Vanadium <SEP> 94 <SEP> 210 <SEP> 236 <SEP> -- <SEP> 117
<tb>
<tb>
<tb> (-- <SEP> Non <SEP> déterminée) <SEP> .., <SEP> ¯
<tb>
Le tableau C est analogue au tableau B, excepté qu'il indique comparativement l'effet de l'addition de diverses com- binaisons de deux éléments du groupe aluminium, calcium, zir- conium, vanadium et titane.
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TABLEAU C
EMI7.1
Pourcentage d'éléments ajoutés Profondeur de trempe A7. o Zr 5Ù V o Ti % va Jominy ('corrigée)
EMI7.2
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 155
<tb>
<tb> 0.07 <SEP> 0. <SEP> 07 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 165
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 201
<tb>
<tb>
<tb> 0.07 <SEP> - <SEP> 0 <SEP> .07 <SEP> - <SEP> - <SEP> 279
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 140
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.07 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.07 <SEP> - <SEP> 143
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 160
<tb>
<tb> 0.07 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.07 <SEP> 201
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 0.035 <SEP> 0,035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 239
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 0.07 <SEP> 0.
<SEP> 07 <SEP> - <SEP> - <SEP> 257
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 137
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 0.07 <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 07 <SEP> - <SEP> 145
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 0.07 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 07 <SEP> 185
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 216
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 07 <SEP> 0. <SEP> 07 <SEP> - <SEP> 178
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> - <SEP> 0.07 <SEP> - <SEP> 0.07 <SEP> 185
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 155
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> - <SEP> 0.
<SEP> 07 <SEP> 0.07 <SEP> 132
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (- <SEP> = <SEP> Néant) <SEP>
<tb>
Le tableau D est analogue aux tableaux B et C, excepté qu'y sont indiqués comparativement les effets de diverses com- binaisons de trois, quatre et cinq éléments du groupe aluminium, calcium, zirconium, vanadium et titane.
TABLEAU D
EMI7.3
<tb> Profondeur <SEP> de
<tb>
<tb> Pourcentage <SEP> d'éléments <SEP> ajoutés¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> trempe <SEP> Jominy
<tb>
EMI7.4
%A1 %Zr 9â v % Ti % ce 5l ùùtres (eorrigée)
EMI7.5
<tb> 0.025 <SEP> 0.025 <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> - <SEP> 237
<tb>
<tb>
<tb> 0.025 <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> - <SEP> 201
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 188
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.
<SEP> 025 <SEP> - <SEP> 0.025 <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> - <SEP> 188
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 193
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 0.025 <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> 241
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> 0.025 <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> 146
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 201
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 229
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 257
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 170
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.025 <SEP> - <SEP> 0.025 <SEP> 0.025 <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> 167
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 233
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 236
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.025 <SEP> Na <SEP> 211
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.05 <SEP> Sr <SEP> 214
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.025 <SEP> U <SEP> 231
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.10 <SEP> Ba <SEP> 206
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.025 <SEP> Th <SEP> 229
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.01 <SEP> Cb <SEP> 201
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (- <SEP> = <SEP> Néant)
<tb>
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Le fait qu'un accroissement notable de la faculté de se tremper en profondeur est conféré à l'acier par l'une ou l'autre d'un grand nombre de combinaisons d'éléments est im- portant car la latitude quant au choix des éléments procure une occasion de régler la pureté, la grosseur de grain, la résistance à la traction et la résilience de l'acier par une sélection de combinaisons appropriées. En général, on obtiendra la meilleure qualité d'acier à grande profondeur de trempe en ajoutant, dans les limites des pourcentages indiqués, plus de deux des "autres éléments" cités ci-dessus.
Cette généralisa- tion reste vraie non seulement pour les aciers à teneur en man- ganèse moyenne, trempés à l'huile, choisis à titre d'exemple pour les tableaux B, C et D, mais encore pour tous les types d'aciers à faible teneur en éléments d'alliage, y compris ceux contenant un ou plusieurs des éléments chrome, tungstène, molybdène, nickel, phosphore, soufre, etc. Toutefois, il ne faut pas croire que toutes les propriétés s'améliorent nécessai- rement dans une proportion constante au fur et à mesure qu'on augmente le nombre et le pourcentage d'éléments ajoutés. Il faut se rappeler que les efficacités comparatives des diffé- rents éléments ne sont pas les mêmes et aussi que certaines combinaisons d'éléments sont meilleures, à certains points de vue, que d'autres combinaisons comprenant le même nombre d'élé- ments.
La haute qualité à laquelle on peut atteindre dans les ciers conforme à la présente invention est indiquée aux ta- bleaux E et F par des données d'essai sur les propriétés mécaniques de plusieurs aciers représentatifs, obtenues après forgeage, trempe par refroidissement brusque depuis 850 C, et étirage à 400 C. pendant une heure. Au tableau E, les pourcen- tages de carbone et manganèse indiqués sont déterminés par analyse, le pourcentage de silicium dans tous les aciers est
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un pourcentage nominal de 0,25%, et les pourcentages des autres éléments sont les pourcentages d'éléments ajoutés à l'acier jus- te avant la coulée. Au tableau F, la limite d'étirage (Y. P.: "yield point" en anglais) et la résistance à la traction (T.
S.: "tensile strength" en anglais) des aciers du tableau E sont données en milliers de kilogrammes par pouce carré (6,45 centi- mètres carrés), % El, désigne rallongement en % (percentage elongation" en anglais) d'une longueur initiale de cinq centi- mètres servant d'étalon, et % R.A. désigne la contraction de la section transversale en % ("réduction in area" en anglais), après rupture de l'éprouvette de 1,28 centimètres de diamètre employée pour les essais de résistance à la traction. Sous "Izod" sont donnés les résultats de l'essai au choc, exprimés en kilogrammes-mètres, obtenus en employant un échantillon standard d'un centimètre carré, creusé d'une encoche en V stan- dard d'un millimètre de profondeur.
La profondeur de trempe Jominy est celle mesurée directement, en centièmes de centimètre,! au point correspondant au chiffre Rockwell "C" 50.
EMI9.1
#######.#...###.#.####' ' ....-#######" -..##. ' ' 1 TABLEAU E
EMI9.2
<tb> Composition <SEP> d'aciers
<tb>
<tb> Acier <SEP> Reste <SEP> en <SEP> substance <SEP> fer <SEP> et <SEP> 0.25% <SEP> Si)
<tb>
EMI9.3
N .. o Mn B %A1 %Ca v 0, - Z r o Ti Cr
EMI9.4
<tb> 1 <SEP> 0.51 <SEP> 1.6 <SEP> @ <SEP> 1 <SEP> 0.06
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 0. <SEP> 51 <SEP> 1.7 <SEP> 0.01 <SEP> - <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 0.50 <SEP> 1.7 <SEP> 0.01 <SEP> 0.15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 0.
<SEP> 50 <SEP> 1.6 <SEP> 0.01 <SEP> 0.07 <SEP> - <SEP> 0.07 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 0.-51 <SEP> 1.6 <SEP> 0.01 <SEP> 0.07 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.07 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 0.49 <SEP> 1.7 <SEP> 0.01 <SEP> 0.07 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.07
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 0.49 <SEP> 1.6 <SEP> 0.01 <SEP> 0.07 <SEP> 0.07 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8 <SEP> 0.46 <SEP> 1. <SEP> 6 <SEP> 0.01 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.07 <SEP> 0.07 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9 <SEP> 0. <SEP> 50 <SEP> 1.6 <SEP> 0.01 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 0.035
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 0.49 <SEP> 1.7 <SEP> 0.01 <SEP> 0.025 <SEP> - <SEP> 0.025 <SEP> 0.025 <SEP> -
<tb>
EMI9.5
11 0.49 1.7 0.01 - - O.O.S5 0.035 0.035
EMI9.6
<tb> 12 <SEP> 0. <SEP> 49 <SEP> 1.
<SEP> 7 <SEP> 0.01 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP>
<tb>
EMI9.7
13 0.51 1.6 0.01 0.035 0.035 0.055 0035 - 14 0.50 1.7 0.01 0.025 0.025 0;0'25 0.0250.025 -
EMI9.8
<tb> 15 <SEP> 0. <SEP> 48 <SEP> 0.74 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 1. <SEP> 0
<tb>
<tb> 16 <SEP> 0. <SEP> 50 <SEP> 0.75 <SEP> 0.01 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 0.035 <SEP> 0.035 <SEP> - <SEP> 1.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (- <SEP> = <SEP> Néant)
<tb>
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TABLEAU F Propriétés des aciers du Tableau E
EMI10.1
<tb> Acier <SEP> Profondeur
<tb>
<tb>
<tb> N . <SEP> Y. <SEP> P. <SEP> T. <SEP> S. <SEP> % <SEP> El. <SEP> % <SEP> R.A. <SEP> Izod <SEP> Jominy
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 7.87 <SEP> 9. <SEP> 80 <SEP> 17. <SEP> 5 <SEP> 47.2 <SEP> 3.90 <SEP> 66
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 12.23 <SEP> 14.20 <SEP> 6.
<SEP> 0 <SEP> 18. <SEP> 8 <SEP> 2.30 <SEP> 112
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 12.54 <SEP> 14.17 <SEP> 9. <SEP> 0 <SEP> 32.5 <SEP> 1.15 <SEP> 231
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 12.79 <SEP> 14.35 <SEP> 10. <SEP> 5 <SEP> 37.6 <SEP> 1.17 <SEP> 295
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 12.65 <SEP> 14.17 <SEP> 11.0 <SEP> 35.7 <SEP> 1. <SEP> 06 <SEP> 182
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<tb> 6 <SEP> 12.79 <SEP> 13.81 <SEP> 11.0 <SEP> 40. <SEP> 4 <SEP> 1.17 <SEP> 155
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<tb> 7 <SEP> 11.88 <SEP> 13.43 <SEP> 11. <SEP> 0 <SEP> 39.8 <SEP> 1. <SEP> 58 <SEP> 214
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<tb> 8 <SEP> 12. <SEP> 72 <SEP> 14.20 <SEP> 11.0 <SEP> 41. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 25 <SEP> .267
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<tb> 9 <SEP> 12.79 <SEP> 14.20 <SEP> 11.0 <SEP> 41. <SEP> 6 <SEP> 1.18 <SEP> 231
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<tb> 10 <SEP> 13.18 <SEP> 15. <SEP> 05 <SEP> 9. <SEP> 5 <SEP> 37.9 <SEP> 0. <SEP> 97 <SEP> '249
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<tb> 11 <SEP> 14.
<SEP> 27 <SEP> 16.13 <SEP> 10. <SEP> 0 <SEP> 39.1 <SEP> 1.10 <SEP> 208
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<tb> 12 <SEP> 14.06. <SEP> 16.13 <SEP> 7. <SEP> 5 <SEP> 32.8 <SEP> 1. <SEP> 04 <SEP> 241
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<tb> 13 <SEP> 13.50 <SEP> - <SEP> 15. <SEP> 16 <SEP> 10. <SEP> 0 <SEP> 36.6 <SEP> 1. <SEP> 08 <SEP> 274
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<tb> 14 <SEP> 14. <SEP> 06 <SEP> 15. <SEP> 75 <SEP> 9.5 <SEP> 37.0 <SEP> 0. <SEP> 97 <SEP> 211
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<tb> 15 <SEP> 14. <SEP> 48 <SEP> 16. <SEP> 10 <SEP> 10. <SEP> 5 <SEP> 40. <SEP> 4 <SEP> 1.04 <SEP> 137
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<tb> 16 <SEP> 14. <SEP> 90 <SEP> 17. <SEP> 01 <SEP> 9. <SEP> 0 <SEP> 35.0 <SEP> 1. <SEP> 01 <SEP> 262
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Dans tous les essais de dureté Jominy ayant servi de base aux chiffres des tableaux ci-dessus, on a employé la même température de trempe et les mêmes conditions de refroi- dissement.
La Demanderesse a indiqué précédemment, dans le brevet belge n .433.831, que des fers et aciers purs, à grain fin, ayant des propriétés améliorées, peuvent être produits en ajou- tant au fer ou à l'acier fondu, jusqu'à concurrence de 5% d'un agent désoxydant complexe contenant du fer, 25 à 85% de sili- cium et soit: (A) au moins deux éléments choisis dans les groupes (1) glucinium, magnésium, calcium, baryum, strontium, bore, aluminium, (2) titane, zirconium, cérium, hafnium, thorium, (3) vanadium, niobium, tantale, les éléments d'au moins deux de ces groupes étant présents chacun en une quanti- té égale de préférence à au moins 3%, soit (B) au moins 3% de chacun de deux éléments au moins choisis dans le groupe: tantale, zirconium, cérium, hafnium et thorium.
En général, il est préférable que la somme des éléments autres que le fer et le silicium soit comprise entre 10 et 20% et ne dépasse pas 25% plus un pourcentage supplémentaire qui est 'égal à 5% mul- tipliés par le nombre d'éléments au-dessus de deux. Pour l'affi-
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nement du grain, il n'est d'ordinaire pas nécessaire d'ajouter une quantité d'agent désoxydant complexe plus élevée que celle qui suffit à augmenter de 0,25% la teneur en silicium de l'a- cier. De cette façon, le pourcentage maximum qui est réellement nécessaire à ces fins ne dépassera pas d'ordinaire 1% du fer ou de l'acier.
Les agents désoxydants complexes décrits dans le brevet antérieur conviennent admirablement bien pour être employés conformément à la présente invention, à condition qu'on les utilise dans une proportion supérieure à celle requise pour l'affinement du grain.
Des agents de durcissement comme par exemple le bore peu- vent être introduits dans l'acier avec l'agent désoxydant et affineur de grain, par exemple comme ingrédients d'un des agents désoxydants complexes décrits ci-dessus, dans lequel cas le bore peut avantageusement être présent dans une proportion supé- rieure à 0,1% dudit agent, ou ils peuvent être introduits sépa- rément dans l'acier fondu, avant, pendant ou après l'addition de l'agent désoxydant et affineur de grain. Le bore, par exem- ple, peut être ajouté à l'acier fondu sous forme de borax, de borate de calcium, de carbure de bore ou de ferro-bore, c'est- à-dire sous presque toutes les formes disponibles.
Les avantages de l'invention peuvent être exploités de plusieurs façons. Par exemple, les aciers les moins chers parmi ceux décrits ci-dessus peuvent être employés au lieu d'aciers coûteux, plus riches en éléments d'alliage, qui ont été employés jusqu'ici pour obtenir la résistance voulue. Ou bien des aciers actuels à haute résistance peuvent être rendus encore plus ré- sistants par l'application du principe de l'invention, soit en les trempant sur une plus grande profondeur à une duret<é moyen- ne inférieure, soit en les trempant sur une plus grande profon- deur à la même dureté, voire à une dureté supérieure.
Parmi les @
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différents aciers décrits on dispose d'un grand choix au point de vue de facteurs tels que le coût, le réglage de la grosseur de grain, la ductilité, la résistance mécanique, la résilience et les sortes d'inclusions. L'invention est ainsi susceptible d'un vaste champ d'applications, qui apparaîtra clairement aux métallurgistes et aux aciéristes. Par suite, bien qu'on ait cité de nombreux exemples pour illustrer les principes de l'in- vention, il est clair que ces exemples ne sont qu'illustratifs et qu'ils ne limitent point l'invention.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé pour traiter des aciers trempants contenant une proportion effective de bore ne dépassant pas 0,05%, ca- ractérisé en ce qu'on améliore la faculté des aciers de se tremper en profondeur en maintenant la teneur en silicium entre 0,1 et 2%, de préférence entre 0,15 et 1%.