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Utilisation d'aciers fondus à de basses températures.
La dureté de la plupart des aciers diminue fortement lorsque la température tombe en-dessous de 0 . Aussi, pour des cas de ce genre, on a développé. les aciers renfermant du nickel ou d'autres éléments en plus grande quantité. En outre, il est déjà connu qu'une addition de plus d'l Kg/t d'aluminium déplace à des températures plus basses la brusque chute observée dans la suite des valeurs fournies par les essais au choc sur barreaux entaillés, qui apparaît à des températures voisines du point de congélation. Il a également été observé que les fers forgés et les fers puddlés, fabriqués auparavant, présentent quelquefois encore à de basses températures une dureté relativement grande. Ce fait fut attribué cependant aux particularités inhérentes au procédé de fabrication de cet acier, lesquelles ne se présentent plus dans les aciers fondus.
D'après une proposition non publiée, en additionnant du soufre à des aciers au manganèse-silicium, renfermant 0,5 à 3 % de manganèse et 0,1 à 2 % de silicium, sous réserve que la somma des quantités de manganèse et de silicium atteigne au moins 1 %, il est possible d'améliorer les propriétés de résistance des dits aciers à la température ambiante (demande de brevet allemand 86 631 VI/18d).
Lors de très nombreux essais se rapportant à l'influence du sou-
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fre sur l'usinabilité d'aciers fondus, il a été constaté d'une manière surprenante que l'augmentation, provoquée par l'addition de soufre, de la quantité d'inclusions non métalliques dans ces aciers, par exemple dans les aciers suivant la demande de brevet mentionnée ci-dessus, exerce une influence en tous points'semblable a celle d'une addition de nickel ou dans une mesure moindre d'aluminium. Les valeurs fournies par l'essai au choc, dans le sens longitudinal, sur des barreaux entaillés, contrairement aux aciers pauvres en soufre, se maintiennent à un niveau remarquable même à de très basses tempé- ratures.
Toutefois, les valeurs fournies par l'essai au choc dans le sens transversal sur de tels aciers sont relativement faibles déjà à la température ambiante. Dans de très nombreuses utilisations où la section n'est pas absolument trop épaisse, seule la dureté longitudinale entre en ligne de compte, de sorte que l'observation déter- minée a une importance technique.
Le phénomène est d'autant plus singulier que la massa fondamentale métallique n'est pratiquement pas modifiée par l'addition des inclusions renfermant du soufre. Il contredit également l'idée répandue uniformément et ancrée dans les textes qu'en principe un acier est d'autant meilleur qu'il est plus pur.
L'action des inclusions renfermant du soufre ressort clairement de l'exemple suivant.
Un bloc d'un acier fondu au manganèse et silicium est coulé sans addition de soufre ; un autre l'est également après une addition de soufre. Les analyses effectuées fournirent les constatations suivantes :
EMI2.1
<tb>
<tb> Tableau <SEP> numérique <SEP> I. <SEP> Composition <SEP> des <SEP> aciers <SEP> avant <SEP> servi
<tb> aux <SEP> essais <SEP>
<tb> Bloc <SEP> N <SEP> C <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> p <SEP> S
<tb> 1) <SEP> Acier <SEP> au <SEP> 16-Si
<tb> sans <SEP> soufre <SEP> 0,35 <SEP> 1,20 <SEP> 1,30 <SEP> 0,022 <SEP> 0,010
<tb> 2) <SEP> Acier <SEP> au <SEP> Mn-Si
<tb> avec <SEP> soufre <SEP> 0,35 <SEP> 1,20 <SEP> 1,30 <SEP> 0,022 <SEP> 0,155
<tb>
Les deux blocs furent laminés à 20 mm %, trempés jusqu'à présenter une résistance d'environ 90 Kg mm2 puis soumis, à différentes températures,
à des essais afin d'en déterminer la dureté au choc sur
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barreau entaillé. Les résultats obtenus sont rassemblés au tableau ci-après.
EMI3.1
<tb>
<tb>
Tableau, <SEP> numérique <SEP> 1[. <SEP> Valeurs <SEP> en <SEP> mkg <SEP> fournies <SEP> par <SEP> l'essai <SEP> au
<tb> choc <SEP> sur <SEP> barreaux <SEP> entaillés <SEP> et <SEP> aspect <SEP> de <SEP> la <SEP> cassure <SEP> des <SEP> aciers
<tb> essayés <SEP> à <SEP> différentes <SEP> températures.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb> Température <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> -30 <SEP> -50 <SEP> -70
<tb>
EMI3.2
Acier au 11n,'3i
EMI3.3
<tb>
<tb> sans <SEP> soufre <SEP> 13,3 <SEP> 10,2 <SEP> 6,6 <SEP> 6,0 <SEP> 6,7 <SEP> mkg/cm2
<tb> Aspect <SEP> de <SEP> la <SEP> nerveux <SEP> mélangé.
<SEP> granuleux <SEP> granuleux <SEP> granuleux
<tb> cassure <SEP> +granuleux
<tb> Acier <SEP> au <SEP> Mn-Si
<tb> avec <SEP> soufre <SEP> 24,1 <SEP> 25,0 <SEP> 24,9 <SEP> 21,0 <SEP> 11,5 <SEP> mkg/cm2
<tb> Aspect <SEP> de <SEP> la <SEP> nerveux <SEP> nerveux <SEP> nerveux <SEP> nerveux <SEP> nerveux+granuleux
<tb> cassure <SEP> en <SEP> partie <SEP> granuleux
<tb>
Il ressort ainsi du tableau que l'acier exempt de soufre perd environ 50 % de sa dureté au choc sur barreaux entaillés en-dessous de 0 , tandis que l'acier'renfermant du soufre ne montre une chute pratiquement importante de sa valeur au choc qu'à -70 ;même à cette basse température cependant, cette valeur est encore environ deux fois aussi grande, que la valeur correspondante de l'acier exempt. de soufre.
Une supériorité analogue est également mise en évidence dans le cas précité par la nature de la cassure qui, lorsqu'il existe une certaine teneur en soufre, est encore nerveuse à -50 et ne devient granu- leuse qu'à -70 , alors que l'acier exempt de soufre, déjà en-dessous de 0 , fait montre d'une cassure de nature granuleuse.
Dans les aciers massifs, l'influence du soufre est particulièrement agissante lorsque sa teneur dépasse environ 0,10 % ; dans les aciers spéciaux ou aciers fins, qui normalement sont fabriqués avec des teneurs très faibles en soufre, cette influence s'exerce sans aucun doute déjà avec plus de 0,04 % de S.
L'objet de la présente invention est l'emploi d'aciers fondus à teneur plus élevée en inclusions renfermant du soufre, c'est-à-dire avec 0,10 à 0,35 % de soufre, comme matière première pour des objets où il importe d'avoir une certaine dureté à de basses températures.
Les avantages d'une teneur élevée en soufre suivant l'invention deviennent particulièrement grands lorsque le degré de forgeage ou de laminage des aciers est d'au moins 10, de préférence même supérieur à 30.
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Certains éléments d'alliage, comme par exemple le phosphore, peuvent contrecarrer dans une certaine mesure l'influence du soufre.
Aussi, il est recommandé de maintenir la teneur en éléments agissant de cette manière à une valeur aussi faible que possible ; par exemple pour le phosphore, cette teneur sera moindre que 0,04 %. Une très forte déformation à froid également exerce, dans certaines espèces d'acier,une action défavorable sur la dureté à de basses ternpératu- res.
C'est la raison pour laquelle jusqu'à présent, dans les aciers de décolletage, l'influence favorable d'une addition de soufre sur la dureté à de basses températures, n'a pu être constatée, parce que les inclusions y existent bien en plus grand nombre, mais qu'en même temps cependant une teneur plus élevée en phosphore et/ou une déformation à froid donne lieu intentionnellement à une certaine fragilité en vue de provoquer la formation de petits copeaux cassants et de cette manière un façonnage tel que les copeaux se détachent particulièrement bien.
L'emploi d'aciers renfermant du soufre entre en ligne de compte, suivant l'invention, pour des pièces qui, à de basses températures, sont soumises à des sollicitations analogues à celles suscitées par des chocs, lesquelles peuvent provoquer dans la matière des cassures perpendiculaires à la direction longitudinale. Parmi elles il faut ranger en premier lieu des sollicitations du genre de celles provoquées par un choc ou un coup donné perpendiculairement à la direction longitudinale de forgeage et de laminage, ainsi que des sollicita tions de traction dans la direction longitudinale agissant à la manière de chocs.
D'après l'utilisation envisagée, les teneurs en carbone des aciers doivent correspondre en principe aux directives générales connues, de sorte que les teneurs en carbone par exemple pour des aciers à cémenter, peuvent être d'environ 0,1 à 0,3 %, pour des aciers à tremper d'environ 0,25 à 0,55 %, pour des aciers à ressorts d'environ 0,45 à 0,80 % et pour des aciers à outils d'environ 0,7 à 1,5 %.
Il est encore à remarquer que pour les aciers pour rails renfermant 0,40 - 0,85 % de carbone et 0,4 - 1,60 % de manganèse, la possibilité d'une teneur en soufre pouvant aller jusqu'à 0,08 % est
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déjà connue. La connaissance de ce que de plus fortes teneurs en soufre exercent une influence sur la dureté à de basses températures n'existait cependant pas.
EMI5.1
R E V N 37 I C A 2' I 0 TT S .
1. L'utilisation d'aciers fondus alliés ou non alliés présentant une teneur plus élevée en inclusions renfermant du soufre, par exemple avec plus de 0,08 - 0,35 % de. soufre, comme matière pour des objets où il importe d'avoir une certaine dureté à de basses températures.