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Acier spécial.
La présente invention est relative à l'acier et, plus particuliè rement, à l'acier spécial du type à faible teneur en alliage.
Il y a un certain nombre d'années, on fabriqua des aciers de ce type pour satisfaire à un besoin de la construction de wa- gons de chemin de fer à marchandises d'un poids relativement fai ble . Les acier ordinairesau carbone qu'on employait auparavant dans la construction de ces wagons, étaient d'une résistance relativement faible à la traction et également faible au point d de vue de la limite de résistance (point de rupture) et ajou- taient trop de poids au wagon pour les résistances demandées.
-L'industrie de l'acier a fait face à ce problème par la fourni- ture d'aciers à faible teneur en alliage ayant des résistances à la traction-et des limites de résistance considérablement plus élevées, et perme ainsi une réduction de poids..D'un au- tre côté, on exigeait de ce type d'acier quele coût ne soit pas considérablement augmenté et quel'acier soit ductile, 'ré- sistant à la corrosion et facile à souder. Ces aciers devaient être employés et furent généralement employés à l'état de "tel que laminé", bien que plusieurs d'entre euxpussent être traités à chaud.
Les aciers de ce type disponibles jusqu'à présent satis- font donc aux besoins de l'industrie, sauf,pour une particulari- té. On remarqua que les propriétés d'acier à l'essai au choc et à l'entaille furent suffisantes dans l'état"tel que laminé".
Toutefois, l'acier fut fréquemment traité à chaud par le fa,brie cant pour différents usages, comme p.ex. pour soulager les ef- forts après le soudage. Quand certaine de ces'aciers furent traités ainsi, les propriétés à l'essai au choc tombaient à une faible 'valeur .
' Le but général de la présente,invention est, par con- séquent, de fournir un acier de ce type général qui peut être traité à chaud pour founir une limite de résistance et une résistance à la traction sensiblement plus élevées que celles des aciers de ce type fabriqués jusqu'à présent et ayant une résistance au choc sensiblement plus forte quand ils ava.ient été traités à chaud.
Un autre.but est de fournir un acier de ce type qui, quand il est traité à chaud, a une limite de résistance beau- coup plus haute et une plus @aute ductilité ainsi qu'une ré- - sistance au choc beaucoup plus haùte que les aciers de ce type fabriqués jusqu'à présent.
Les aciers de -ce type qui ont été sur le marché com- prennent fréquemment du cuivre, du nickel ,du phosphore et du
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silicium outre ou carbone et du manganèse. in Lrou-ve d'autres l5cnents dans ces aciers, I:,,:le pas assez ou n'ayant pas un caractère pouvant affecter les problèmes consiciérés dans ce mémoire. Les éléments cites fréquemment rentrent dans les li- mites suivantes:
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Carbone - 0,01 à Q15 µ1 'ang4nse - 0,40 à 1,00;.
Phosphore - 0, 05 à 0,13;" Silicium - 0, U2 à 0, 20" Cuivre - 0,80 à 1,30, 1,ickel - 0,40 à 1,00/ L'acier de la nature précédente peut être traite à
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chaud pour augmenter considérablement la li-:1 e de résistance et la résistance à la traction, ):jur illustrer cette augmentation voici un exemple d'épreuves actuelles: Composition -.e, :-'-oit ùe :1-\8 s istan, 'lor:: Dmi- #######: ralte-;irupture oüce à la .=llorj: DZmi- , . ment.¯':'limite de : frac- nuthri C . tln p Cu 1 il r###résistance... -de si , ... '. (kÜ cmZ i¯,?'cm2)!* 50m.' -L'eLCrÎ - - - # ie}.,que:gLs:m2cm2): O. 5cm.Ç,Ü .09 .58 .117 1.07 .62 lamine 4 .lÎO 5.I40 55. 64.2 .09 .33 .117 1.07 .62 540 C. 5.120 6.150 28.0 61.2
4 hrs.
La diminution considérable de la résistance au choc ré-
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sultant de ce traitement a, chaud est démontrée par les rsul- tats d'essai suivants: Composition Traitement Charpy
Résistance au choc
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c Mn. Po Cu Ni 25 t, 1806 3 oC .09 .62 .I03 1.16 .63 tel que lapine 46.5 55.5 31.5 .09 .62 .I03 1.16 .63 565 C - 4 hrs. 35.5 4.5 2.5
Il faut noter que la diminution de la résistance au choc est particulièrement forte aux températures plus basses, l'acier traité dans la chaleur ayant la limite de résistance et la résistance à la tra.ction de la hauteur désirée.
En ef- fet, la résistance au choc est si faible qu'un acier de ce gen- re, ne devrait pas être dans certains domaines dans lesquels ses autres qualités le rendraient utilisables, comme c'est le cas pour les tracteurs et pour le matériel pour la construction des routes.
On a trouvé que ces autres qualités peuvent être main- tenues ou même améliorées et la résistance au choc tenue assez haute par l'addition de certaines proportions d'aluminium et de molybdène à un acier qui a à peu près la mê@ composition d'éléments d'alliage employés jusqu'ici. @n peut faire varier la quantité de l'aluminium et du molybdène, mais la somme des deux' ne devrait pas être inférieure de beaucoup à 0,28%
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Ni l'altlminium ni le molybdène ne donneront seuls le résultat désiré.. On sait que les aciers qu'on appelle à grain fin con- tiennent de 0,01 à 0,8 d'aluminium. Ces quantités ne donnent
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pas le résultat qu'on cherche ici. La teneur en aliminium qu'on a en vue ici est considérablement plus élevée.
Toutefois, si la teneur en altiminium est faible, il sembe être désirable que la somme des éléments soit un peu plus éle- vée, tandis que si la teneur en aluminium est forte, la somme des deux peut êre plus faible, mais en aucun cas fortement inrieure à 0,285:,..La valeur minimum de 1.', teneur en alumi-
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nium peut être aussi faible que 0,10%, naturellement combinée avec la proportion nécessaire de molybdène pour que la somme soit au moins aussi élevée que celle indiquée ci-dessus.
Donc, la teneur' en aluminium est beaucoup plus forte que celle qui est employée pour produire des aciers à grain fin et elle peut avoir, en fait, l'effet contraire. La teneur en molybdène doit au moins n'être pas fortement inférieure à 0,08%. La'pro- portion exacte des deux éléments est en tout cas ordinairement dé terminée .par d'autres considérations, mais elle est limitée aux proportions proposées ci-dessus pour chaque élément et à la somme des deux. On ignore pourquoi l'addition de ceux-ci dans les proportions'indiquées a l'effet désiré, fiais les deman- deurs'ont découvert et définitivement établi qu'elle a cet effet et que les deux éléments doivent @ être. Le résultat doit donc être attribuable @ l'effet conjugué des deux métaux.
La teneur combinée des deux éléments indiquée plus haut est préférable. Toutefois, la somme des deux peut dépasser cette valeur, et l'acier aura encore exactement la même résistance au choc. Nais, si la teneur en aluminium est portée à plus de 0,40%, elle aura un effet nuisible sur la soudabilité de l'acier tandis que quand on porte la teneur en molybdène au-dessus de 0,35%, il en résulte une augmentation indésirable de la dureté.
Les propriétés physiques, y compris la résistance au choc désirée, pourraient probablement etre obtenues par un acier haute. teneur en alliage, mais le coût pour allier des élé- ments et le coût du traitement thermique nécessaire d'un acier de ce genre rendraient les frais prohibitifs. L'acier qu'on a en vue dans le présent mémoire ne doit pas être confondu avec -des aciers à haute teneur en alliagede ce caractère. Les frais de production du présent acier peuvent être réduits à un mini- mum par l'emploi de plus d'aluminium et de moins de molybdène, puisque le molybdène est plus coûteux ; mais le molybdène doit naturellement dépasser la limite minimum indiquée.
Le dessin contient un diagramme montrant graphiquement les quantités d'aluminiumet de molybdène que l'invention a en vue. Dans ce diagramme, les valeurs d'aluminium sont portées en abscisses et les valeurs de molybdène sont des ordonnées. La grande zone hachée représente le champ maximum pour les deux mé- taux, tandis que la zone plus petite, hachée en croix, représen- te la zone préférée.
Les propriétés physiques augmentées de l'ancien acier obtenues par le traitement à chaud ne pouvaient'pas être utili- sées par suite de la. résistance au choc fortement réduite qui en résultait. Le nouvel acier retient la forte résistance au choc après le traitement à chaud, que ce traitement soit appli- qué pour obtenir des propriétés physiqu,es plus grandes ou pour soulager des efforts provenant de la soudure ou pour d'autres raisons.
Le traitement à chaud que le. présent mémoire a en vue consiste généralement en un chauffage jusqu'à desxtempératures s'échelonnant entre 470 C et 620 C et dans le maintien.de la haute température pendant un temps qui va de 1 à 36 heures, sui- vi de préférence d'un refroidissement lent, Il faut,comprendre, , toutefois, que la présente invention né se-borne pas à un trai- tement à chaud, aux température: précises et pour les périodes précises de temps indiquées ci-dessus, ni à une vitesse de re- froidissement particulière.
Les résultats de deux essais faits sur un acier traité à chaud suivant la présente invention sont indiqués¯ci-après.
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Composition Choc Charpy
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C M5 Cu Ni A1 !:1fo Traitement à chaud 25 C 18 C ¯ 32 C .IO .9I .0'T 1.GB .58 .17 .I5 ô5 C, - 4hrs. b3.0 56.0 33.0 .10 .'7I .CJ76 1L8 .58 .17 .15 565 C. - 4hrs. 57.0 47.0 44.0
Quand la teneur en aluminium ou en molybdène est en aessous de celle qui rentre dans le plan de la présente invention, la résistance au choc reste considérablement au-dessous de celle qu'on désire obtenir, comme il résulte des résultats d'essais suivants:
Composition Choc Charpy
Traite-
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C .7rn P Cu Ni Al :u:o ,r.eiît . 250C 18 C 32 C chaud - - .IO .68 .115li.4 .62 .06 .01 a65 cm4hrs. 35.0 2.0 3.5 . 09 .6$ ,D9B 1jus .65 .14 .05 565 C=4hrs. 46.0 4.0 .0 .10 .63 Ut- l.z3 .63 .06 .IO 565 C=4hrs. 30.5 3.0 2.5 La limite d e résistance et la résistance à la traction
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des aciers du caractère correspondant à cette description sont illustrées par les résultats suivant d'essais: Composit ion. Trai- Limite de Résistance ral- résistance 't t !{ù1 te- te on - - - - - - - - - ment. cmu kgfcm .10 .69 .092.027.07 L09 .63 .16 .15 tel que 3,060 5,310 .10 .69 .C82 .027.07 Las.63.16 .15 lamina 4,010 3,ô50 .10 .69 .092 .027.07 1.09 .63.16 .15 540 C - ,94'C 6,000 .10 .69 .C82.09.07 1J38 .63.16 .15 4 hes 4,970 6,190 %.
Allongement en 5 cm. Diminution de superficie
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45, 0 56 ,3 46,5 62,0 @5 - 56,1 33',0 57,7 il résulte de ces chiffres qu'on a aff aire à un nouvel
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acier à faible teneur en alliage, qui peut #lie traite a chaud pour fournir une limite de résistance et une résistance à la traction élevées et qui peut malgré cela maintenir une forte .
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résistance.au choc à toutes les lezpératures.
Cette particularité permet d'employer cet acier d'une façon beaucoup plus étendue que l'ancien acier et le rend particulièrement apte l'emploi pour la construction de tracteurs et de matériel pour la cons- truction des routes. 11 n'arrive pas seulement à ce résultat, mais il se trouve être un acier qui e'st, dans beaucoup de cas, d'un meilleur usage'que l'ancien acier, qui semblait pourtant
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suffisant. i'ar exemple, dans la construction de wagons a. mar- chandises, l'augmentation considJrafule de la résistance au choc de même que la limité de résistance et la résistance à la trac-
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tion très élevées sont cvu'3emment avantageuses. '
REVE2DI CATIONS.
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