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ACIER DE GRANDE RESISTANCE A L'USURE' LORSQU'IL TRAVAILLE A CHAUD=
On a proposé d'utiliser des aciers à teneur en chrome augmentée pour fabriquer, par coulée ou à la forge, des objets et notamment des outils devant présentera lorsqu'ils travaillent à des températures élevées une grande résistance mécanique, ainsi quune bonne résistance à l'usure. On sait que ce sont surtout les outils tranchants à grand débit, tels que les fraises, les forets, etc., qui doivent satisfaire à cette condition., Or!) pour que ces aciers aient une dureté suffisante après un traitement thermi- que, ils contiennent généralement une assez grande quantité de carbone, pres- que toujours plus de 1 %.
Après le traitement thermique, de tels aciers ont, à froide une dureté qui dépasse presque toujours 63 degrés Rockwell C et ils possèdenten outre, une bonne stabilité de la teneur en martensite à des températures de plus de 500 C.
Le grand inconvénient des aciers alliés exclusivement avec du chrome consiste en ce qu'à chaud leur dureté est médiocre, de sorte que les outils fabriqués avec ces aciers s'usent rapidement, par suite de leur peu de résistance à l'usure à chaud, dès qu'un travail déterminé est dépassé. Pour éviter cet inconvénient, on a déjà fait différentes propositions suivant les- quelles on fabrique encore des outils aujourdlihui. Suivant ces propositions, on prend des aciers dont la teneur en chrome dépasse 8 % et on les allie avec d'autres éléments telsque, par exemple, le tungstène, le molybdène, le vana- dium, le cobalt le tantale, le titane.\) etc. On a obtenu de très bons résul- tats avec des aciers dans lesquels les éléments de 1?alliage sont entre eux dans des proportions déterminées.
C'est ainsi, par exemple, que des aciers dont les teneurs en tungstène, molybdène et cobalt varient entre 60 et 100 % de la teneur en chrome et dont la teneur en tungstène est supérieure à la somme des teneurs en molybdène et en cobalt ont fait leurs preuvesoToutefois, pour que des aciers de cette composition donnent réellement de bons résultats à l'usages il est absolument nécessaire que le traitement thermique ait lieu suivant des prescriptions déterminées.
On obtient ainsi des outils qui se
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distinguent moins par une grande vitesse de coupe que par la possibilité d'employer de grandes vitesses d'avancementa Cette propriété est due, d'une part, à la grande dureté et à la grande stabilité de ces aciers et, d'autre part, à une excellente ténacité, propriété que l'on rencontre généralement dans les aciers fortement alliés avec du chrome.
A la suite de l'augmentation de puissance des machines-outils, on rencontre aujourd'hui de nombreux cas dans lesquels de plus grandes puis- sances de coupe sont désirables, mais on ne peut généralement obtenir ces puissances que si la résistance à l'usure de l'acier utilisé pour la fabri- cation de l'outil est plus grande à chaud.
La présente invention a pour objet un acier ayant une grande résistance à l'usure lorsqu'il travaille à chaud. L'acier qui fait l'objet de la présente invention et qui est allié avec du carbone, du chrome, du tungstène, du molybdène et du vanadium, se caractérise en ce qu'il a une te- neur en carbone de plus de 1 %, une teneur en chrome de 8 à 13 % et une te- neur en tungstène de moins de 24 % et, en outre, en ce que les teneurs en tungstène, en molybdène et en vanadium ensemble sont supérieures à la te- neur en chrome, et que la teneur en molybdène et en vanadium ensemble est inférieure à la teneur en tungstène.
La puissance de coupe de ces alliages est étroitement liée à la teneur en carbone. On a déjà proposé d'utiliser des alliages de la composi- tion suivante-.
C = 0,2 à 1,0 %, Cr = 2 à 10 %, Mo = 0,5 à 2 %, W = 5 à 10 %, Va = 0,5 à 2,5 %.
Entre ces limites, il y a des alliages qui, à l'exception de la teneur en carbone, se rapprochent du domaine revendiqué. On a pu faire par exemple, entre ces limites, des alliages ayant la composition suivantes C = 0,8 %, Cr = 8,5 %, Mo = 1,5 %, W = 6,0 %, Va = 2,0 %, dans laquelle la somme des teneurs en tungstène, en molybdène et en vana- dium est supérieure à la teneur en chrome et dans laquelle la teneur en tungstène est supérieure à la somme des teneurs en molybdène et en vana- diumo
Lorsqu'il sont soumis au traitement thermique voulu, les aciers de cette composition sont déjà utilisables jusqu'à un certain point. Toute- fois, les résultats sont toujours irréguliers et ils ne sont presque jamais satisfaisants.
On obtient d'excellents résultats, par contre, en adaptant la teneur en carbone aux éléments constitutifs de l'alliage et en la déterminant par exemple d'après la règle suivantes % de C = 0,1 x % de cr + 0,2 x % de V, % de C devant toujours être supérieur à 1,0 %.
Le tableau ci-dessous indique quelques alliages pour la fabrica- tion d'acier suivant la présente invention. Des essais ont montré que ces alliages sont tous excellents pour la fabrication d'outils, et que des aciers alliés de cette composition donnent des outils ayant une puissance de coupe excellente.
EMI2.1
C e W Mo V Cr Ti a po
EMI2.2
<tb> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
EMI2.3
ô z,4 6,2 2,0 2,2 9e5 0,2
EMI2.4
<tb> : <SEP> 1,7 <SEP> 9,8 <SEP> 1,9 <SEP> 3,5 <SEP> 10,5 <SEP> 0,2 <SEP> - <SEP> - <SEP> :
<tb>
EMI2.5
.,z 8e2 6,0 0,8 10J/2 0,2 le8 7,0 1,0 .,0 10,0 0J/2 - 5,0 g 1,4 8,0 2,0 2,5 9,7 0,4 10
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La raison pour laquelle les aciers alliés suivant l'invention sont supérieurs aux alliages d'aciers connus s'explique à peu près de la fa- çon suivantes
L'adaptation voulue entre la teneur en carbone, d'une part;,, et la teneur en chrome et en vanadium, d'autre part, donne à l'austénite, après le refroidissement brusque, une stabilité bien déterminée.
Il est ensuite possible, par un recuit approprié, de faire varier la dureté finale à volon- té entre 60 et 68 degrés Rockwell C, suivant que c'est la résistance à l'usu- re ou la ténacité qui importe le plus. En outre, ces aciers contiennent tou- jours d'assez grandes quantités de carbure en excès, ce qui a une action ex- trêmement favorable sur la résistance àl'usure à chaud.
Un acier allié suivant l'invention peut encore être soumis à un traitement thermique et les puissances de coupe peuvent parfois être encore augmentées davantage. Il y a lieu de veiller toutefois à ce que le traite- ment thermique ait lieu suivant les règles concernant les aciers chromés à forte teneur d'alliage.!! c'est-à-dire suivant des règles différant en princi- pe de celles qui concernent le traitement thermique de ce qu'on appelle les aciers rapides.
REVENDICATIONS la Acier ayant une grande résistance à l'usure à chaude allié avec du carbone, du chrome, du tungstèneg du molybdène et du vanadiume ca- ractérisé en ce que sa teneur en carbone est supérieure à 1 %, sa teneur en chrome de 8 à 13 % et sa teneur en tungstène inférieure à 24 %, et en ce que les teneurs en tungstène, molybdène et vanadium ensemble sont supé- rieures à la teneur en chrome, la teneur en molybdène et en vanadium ensem- ble étant inférieure à la teneur en tungstène.
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STEEL OF GREAT RESISTANCE TO WEAR 'WHEN WORKING AT HOT =
It has been proposed to use steels with an increased chromium content to manufacture, by casting or forging, objects and in particular tools which, when working at high temperatures, will exhibit great mechanical strength, as well as good resistance to water. 'wear. We know that it is above all high flow cutting tools, such as milling cutters, drills, etc., which must satisfy this condition., Or!) So that these steels have sufficient hardness after heat treatment, they usually contain a fairly large amount of carbon, almost always more than 1%.
After heat treatment, such steels have a cold hardness which almost always exceeds 63 degrees Rockwell C and they also have good stability of the martensite content at temperatures over 500 C.
The great disadvantage of steels alloyed exclusively with chromium is that their hardness is poor at hot, so that tools made with these steels wear out quickly, due to their low resistance to hot wear, as soon as a specific job is exceeded. In order to avoid this drawback, various proposals have already been made according to which tools are still manufactured today. According to these proposals, steels with a chromium content exceeding 8% are taken and alloyed with other elements such as, for example, tungsten, molybdenum, vanadium, cobalt, tantalum, titanium. ) etc. Very good results have been obtained with steels in which the elements of the alloy are to each other in certain proportions.
Thus, for example, steels whose tungsten, molybdenum and cobalt contents vary between 60 and 100% of the chromium content and whose tungsten content is greater than the sum of the molybdenum and cobalt contents have However, for steels of this composition to really give good results in use, it is absolutely necessary that the heat treatment takes place according to specific instructions.
We thus obtain tools which are
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distinguish less by a high cutting speed than by the possibility of using high feed speedsa This property is due, on the one hand, to the great hardness and the great stability of these steels and, on the other hand, with excellent toughness, a property generally found in steels highly alloyed with chromium.
As a result of the increase in power of machine tools, there are now many cases in which greater cutting powers are desirable, but such powers can generally only be obtained if resistance to The wear of the steel used for the manufacture of the tool is greater when hot.
The present invention relates to a steel having a high resistance to wear when working hot. The steel which is the object of the present invention and which is alloyed with carbon, chromium, tungsten, molybdenum and vanadium, is characterized in that it has a carbon content of more than 1 %, a chromium content of 8 to 13% and a tungsten content of less than 24% and, furthermore, that the contents of tungsten, molybdenum and vanadium together are greater than the content of chromium, and the content of molybdenum and vanadium together is lower than the content of tungsten.
The cutting power of these alloys is closely related to the carbon content. It has already been proposed to use alloys of the following composition.
C = 0.2 to 1.0%, Cr = 2 to 10%, Mo = 0.5 to 2%, W = 5 to 10%, Va = 0.5 to 2.5%.
Between these limits, there are alloys which, with the exception of the carbon content, come close to the claimed range. It was possible, for example, to make, between these limits, alloys having the following composition C = 0.8%, Cr = 8.5%, Mo = 1.5%, W = 6.0%, Va = 2.0 %, in which the sum of the contents of tungsten, molybdenum and vanadium is greater than the content of chromium and in which the content of tungsten is greater than the sum of the contents of molybdenum and vanadium
When subjected to the desired heat treatment, steels of this composition are already usable to a certain extent. However, the results are always irregular and they are hardly ever satisfactory.
Excellent results are obtained, on the other hand, by adapting the carbon content to the constituent elements of the alloy and by determining it for example according to the following rule% of C = 0.1 x% of cr + 0.2 x% V,% C must always be greater than 1.0%.
The table below indicates some alloys for steelmaking according to the present invention. Tests have shown that these alloys are all excellent for making tools, and that alloy steels of this composition give tools with excellent cutting power.
EMI2.1
C e W Mo V Cr Ti a po
EMI2.2
<tb>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>:
<tb>
EMI2.3
ô z, 4 6.2 2.0 2.2 9e5 0.2
EMI2.4
<tb>: <SEP> 1.7 <SEP> 9.8 <SEP> 1.9 <SEP> 3.5 <SEP> 10.5 <SEP> 0.2 <SEP> - <SEP> - <SEP >:
<tb>
EMI2.5
., z 8e2 6.0 0.8 10J / 2 0.2 le8 7.0 1.0., 0 10.0 0J / 2 - 5.0 g 1.4 8.0 2.0 2.5 9 , 7 0.4 10
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The reason why the alloy steels according to the invention are superior to the known steel alloys is explained roughly in the following way
The desired adaptation between the carbon content, on the one hand, and the chromium and vanadium content, on the other hand, gives the austenite, after sudden cooling, a well-defined stability.
It is then possible, by suitable annealing, to vary the final hardness at will between 60 and 68 degrees Rockwell C, depending on whether it is the wear resistance or the toughness that is most important. In addition, these steels always contain quite large amounts of excess carbide, which has an extremely favorable effect on the resistance to hot wear.
An alloy steel according to the invention can still be subjected to a heat treatment and the cutting powers can sometimes be increased even further. However, it must be ensured that the heat treatment takes place in accordance with the rules for chrome steels with a high alloy content. !! that is to say according to rules which differ in principle from those relating to the heat treatment of what is called high speed steels.
CLAIMS Steel having a high resistance to wear when hot alloyed with carbon, chromium, tungsten, molybdenum and vanadium, characterized in that its carbon content is greater than 1%, its chromium content of 8 13% and its tungsten content less than 24%, and in that the contents of tungsten, molybdenum and vanadium together are greater than the content of chromium, the content of molybdenum and vanadium together being less than the tungsten content.