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Perfectiomlements aux alliages ferreux.
Cette invention se rapporte à des alliages ferreux et a pour but de fournir un alliage ferreux à faible teneur en carbone possédant une aptitude à l'usinage particulièrement bonne et de bonnes propriétés mécaniques.
On sait déjà que l'incorporation de petites quanti- tés de plomb dans les alliages ferreux améliore l'aptitude à l'usinage du métal. Par exemple, dans le brevet belge n 468.628, on revendique des alliages ferreux contenant entre autres du carbone n'excédant pas 1,7%, du soufre en quantités allant de 0,05% à 0,5% et du plomb en quantités variables, le dernier élément mentionné étant ajouté dans le but d'améliorer l'ap- titude à l'usinage de l'alliage.
Dans le brevet en question, on décrit des exemples spécifiques de tels alliages dans lesquels la teneur en car- @ bone est faible et inférieure à 0,2% et la teneur maxima en
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------ ..-*,
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suufre dans de tels exemples spécifique est 0,235%.
D'autres exemples sont donnés dans lesquels la teneur en carbone est plus élevée et varie de 0,46% à
0,49% avec une teneur en soufre allant de 0,025; à 0,015%.
Alors que, dans un aut@e exemple,la teneur en carbone est 0,88%, la teneur en soufre est de 0,025,... il est bien connu que les alliages ferreux à fai- ble teneur en carbone sont difficiles à usi@er ot qu'ils tendent à "gripper" durant l'opération d'usinage, et dans le brevet ci-dessus on décrit comment cet usinage peut être amélioré par l'addition de quantités variables de plomb aux aciers pauvres en carbone ou à d'autres alliages ferreux ayant une teneur en soufre n'en supérieure à 0,235%.
On @ trouvé actuellement qu'on peut améliorer en- core davantage 'L'aptitude d'un alliage ferreux à f@ible teneur en carbone en choisissant une teneur en carbone ma- xime de 0,25% et en employant une teneur en soufre de 0,4% à 0,74/le et une teneur en plomb en quantité suffisante pour améliorer l'aptitude à l'usinage du métal, la teneur en plomb maxima étant de 0,5% et le plomb étant dispersé à travers tout l'alliage.
Il est toutefois préférable d'employer un interval- le pour le soufre allant de 0,5% à 0,7%.
Avec un tel alliage ferreux à faible teneur en carbone , on trouve qu'une amélioration marquée de l'usinage de l'alliage est réalisée comparée à un alliage à teneur en carbone similaire ayant un pourcentage plus faible en soufre etqui ne contient pass de plomb . Simultanément , même pour les quantités maxima de soufre et de plomb indi- guées ci-dessus, les propriétés mécaniques de l'@lliage ne sont pas dépréciées sérieusement.
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Dans une forme particulièrement préférable de l'in- vention, l'alliage contient du carbone jusqù'à 0,25%,du plomb de 0,1% à 0,5%, du soufre de 0,55 à 0,7%, le plomb étant essentiellement dispersé de manière homogène à travers l'alliage , de sorte que le plomb sert à améliorer l'apti- tude à l'usinage de l'alliage essentiellement en tout point de sa masse entière.
De préférence,également, la limite inférieure de la teneur en carbone est 0,05.
Du manganèse peut être ajouté à l'alliage et la teneur en manganèse peut être proportionnelle à celle du soufre. Ainsi, le pourcentage total de manganèse peut être égal ou excéder (1,75% X le pourcentage de soufre) plus 0,25%.
L'inclusion, d'une teneur convenable en manganèse permet à l'alliage d'être laminé de manière satisfaisante.
L'alliage peut comprendre du silidium et/ou du phosphore en quantités usuelles connues.
Quand on l'applique à la fabrication d'un acier à faible teneur en carbone, une partie du soufre est injectée dans la charge durant la phase de fusion et ce qui reste de soufre est ajouté au métal dans le creuset soit sous forme de soufre en morceaux, soit sous forme de pyrites.
De pré- férence , la composition du laitier est ajustée pendant la phase de fusion. l'un
Le plomb est ajouté à l'acier selon/des procédés décrits dans les brevets belges n 468.629 et 468.630, et le plomb est de préférence ajouté conformément au procédé décrit dans le second de ces brevets, notamment en diri- geant un courant de plomb métallique finement divisé dans le courant d'acier au moment oú il quitte le creuset pour le moule, de sorte que le plomb soit essentiellement dis- perse de manière uniforme àu travers l'acier.
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Des exemples spécifiques d'aciers à vriqu<1.s canfor- ..L,:a:nr a l'invention sont exposes au 'co.e¯ u suivant dans lequel les échantillons t1 0, D et E sont conformes 2.'i-,l- vention. L'échantillon A est un acier a .¯.:1¯e tanaur en C,-'l'0011e dépourvu ùe plomb et ayant une 'G81:JUr en so'.'-fre 1'8- 1i!J.tiveLlent l'aible, en-dessous de la limite inférieure de la quantité mentionnée deris la présente invention, c t ï.t cÂ.:- tillon 13 représente un acier ayant um teneur faible !i:L- laire en carbone et en soufre mais oonts-nant suffisamment de plomb pour produire une amalioratiuu de l'aptitude
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l'usinage de l'acier.
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û....Lt 7râ.
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Echantillon ? dimension G 1:in S P Si Pb
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<tb> dia.
<tb>
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A 11/16" 0.11 1.13 O.a53 0.048 0.02 nul B 11/16" 0.06 G.F3N c.±45ù .G44 0.01 0.17 C 11/16" 0.10 1.00 0.4ü3 0.040 0.01 0.18 D 11/16" 010106 1.û3 0.58 0.044 O.a 0.18 E 11/16" 0.06 1.6 0.7 0 . 045 . 27 J..30
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Les échantillons indiques ci-dessus ont été pré- parés à :;,' aide d'un four à induction à haute fréquence de
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faible capacité et les lingots ont été laminés 8. chaud pour
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former des éprouvettes.
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Des essais relatifs aux propriétés :.lscf:,ni '11.133 des
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échantillons ont donné les résultats suivants :
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Echant.l1 Resist...iax. Force de 0 âe ré- à la tract, rupture (.étalon, de Ion:. uuctiol1 tonnes par tonnes par =4 x surface de surpouce rorré 0, -Li 0 c2rré do 18 section) 1?:C6.
.ri. . 1 .4 àj3,g 51.5 B 2/3.2 1 r . 36 64.7 o 2J.J 18.6 .,.0 5.8 D 28.0 22.0 50.5 ..4 2e.4r 23.1 ¯î;.7. jJ.;2 .l'
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A partir des chiffres ci-dessus, on notera que,
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00111J.o.ro3s aux échantillons ? /# et B, il ntsur l'ensemble pas de diminution dans la résistance à la traction chez l'acier i'abriqué conf'OTIllELent à l'invention; tan dis que la diminution de ductilité de l'acier, comme mis en évidence par le pour- centage d'élongation de l'acier et le pourcentage de réduc- tion de surface des éprouvettes durant l'essai mécanique est relativement faible de sorte qu'aucune, diminution'substantiel-
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le des propriétés niacaniques de l'acier fabriqué conformément à la présente invention n'est indiquée par les essais ci- dessus.
Les échantillons ont été soumis à un test
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, aSillD.;;8 u:cilist.nt un outil en acier rapide ayant une incli- 115 iS0Ú du soiaitiet de 20;, et disposa pour produire lors du coupa- -c- U:i8 1),.isseur de copeau de u,U05" et une largeur de copeau de v,:I....::5" JJ8S essais G1'1 [;1!- vauJ.-vc;:]? eur ont été établis à la fois t1' un coupage t1'cnsversal et un coupage transver- cal yvrtiel cor.u;e suit .
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''?ou.-page -breii.sversal Coupage transversal partiel E,Eaxitf.llon COUpé Echantillon H.p/pouce coupé
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<tb> 0,64 <SEP> A <SEP> 0.57
<tb>
<tb> B <SEP> 0,56 <SEP> B <SEP> 0,43
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> 0,53 <SEP> C <SEP> 0,43
<tb>
<tb>
<tb> D <SEP> 0,47 <SEP> D <SEP> 0,40
<tb>
<tb>
<tb> E <SEP> 0,47 <SEP> E <SEP> non <SEP> disponible.
<tb>
Par 1'appellation "coupage transversal", on entend le coupage de l'éprouvette ayant le diamètre indiqué ci-dessus selon une direction normale par rapport à l'axe longitudinal de
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la barre, c'est u dire ut angle droit par rapport à la direction ;..,lalllÍnG<;e. Par l'appellation "coupage transversal partiel", on entend un coupage de la barre à l'aide de l'outil placé oblique- ment par rapport à cette direction.
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On --(1 notera l'amélioration i-i de l'usinage de l'acier .;oie>a.i%ée 'c'>,an-G i2.1jiis .'i et 13 et 011 ,rL=.s1:..-i,iv aussi SI :..llio- i#c :. t ..;siiia je avec une 't;GIL'2LlJ7 accrue zinc- eu sO:lf:'c.
Des css..'.ic de l'orage eut ec.lSiciit été :3i'i'i#ct;.ilx en uti- lisant une ..iàehe àe 1/4!! en acier rapide .lr#;v*;1. lloàil à 70U .lui>.r #1' ?,]iij,Lîte sans liquide È=C l'CfI'j.{8I'ç.tio'L' la char...-.::, sur la ..iécl.C .¯ t é: nt ± j g z: ], e ii 1 ï< livres. On a :.. i :.# s .i: i% les vitesses (le j'orage 5t Je forcjge a é .1 ,5 1 ::: 1 dans des directions normales ;5 1: fl- t é. i" e 1 o i i gitudinal de la barre et aussi pr(1101Gmcnt ceL axe , e'u les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous
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Jûh.L-.ntillon Vi tt8sse 68 0 en 1):.'U08S. /iiiinu''ûe i'ori:de noi;t:.al a g;qr,...=,;z -;= -.. ij é j ; jj l'axe 1 125""'"i'l l:.i .> Il '.ji'l""Àiùinà¯1.
À 1. 25 1.. ù'
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<tb> B <SEP> 1,69 <SEP> 1. <SEP> 55
<tb> 1.73 <SEP> 1.40
<tb>
<tb> D <SEP> 1.9 <SEP> 1.9
<tb>
<tb>
<tb> E <SEP> 2.0 <SEP> 1.9
<tb>
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On consistera psr ce tableau, que, cortiparativerasnt ':1.1:; aciers à teneur analogue faible en carbone,ayant une teneur faible en coufre avec on sans ploub, on obtient une w :.:lora- tion, substantielle de l'aptitude à .L'usinage aves des aciers fabriqués conformément à l'invention.
Il est bien entendu qu'avec des alliages ferreux fa-
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briqués conformément à l'invention, on ajoute x=. ìis#i;L.-cni de plomb à l'alliage durant sa fabrication pour améliorer l'ap- titude à l'usinage de l'alliage comparativement à un alliage
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de composition similaire exempte de plomb, la teneur lim-lima de plomb étant de préférence 0,1%.
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Revendicatio n s.
1.- Alliage ferreux contenant du carbone jusque O,;::;5:', du'soufre de O,4 à 0,9ë et du plomb en quantités suffisantes pour illllélio-
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rer l'usinage de l'alliage, la teneur mexima en plomb étant de 0,5% et le plomb étant dispersé à travers toutl'alliage.
2.- Alliage ferreux conformément à la revendication 1, dens lequel la teneur en soufre est comprise entre 0,5% et 0,7%.
3.- Alliage ferreux conformément à la revendication 2, dans lequel la teneur en plomb va de 0,1% à 0,5,:, la teneur en sou- fre de 0,55 à 0,7% et dans lequel le plomb est dispersé essen- tiellement de manière homogène à travers tout l'alliage , de sorte qu'il sert à améliorer l'usinage de l'alliage essentiel- lement en tout point de sa masse.
4. - alliage ferreux conformément aux revendications 1 à 3, dans lequel la limite inférieure de la teneur en carbone est 0,05%.
5. - Alliage ferreux conformément aux revendications 1 à 4, contenant du manganèse en quantités égales ou dépassant (1,75% x le pourcentage du soufre) plus 0,25%.
6. - Alliage ferreux conformément aux revendications 1 à 5, contenant les éléments silicium et/ou phosphore en propor- tions convenables connues.
7.- Acier préparé essentiellement commedécrit dans ce qui précède et ayant la composition indiquée dans chacune des exemples spécifiques C, D ou E, spécifiés dans ce qui précède.