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Les pièces en acier soumises aux vibrations, surtout les ressorts, doivent posséder -une limite d'endu-
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rance aussi élevée que possible. Cette limite dépend de la charge de rupture et de la limite élastique de l'acier,' ainsi que de l'état de surface de la pièce.
Des études poussées ont conduit à la découverte que la limite d'endurance des aciers à ressorts est considérablement influencée par la teneur en phosphore des aciers et ce, d'une façon sensiblement plus forte que par la limite élastique et la charge de rupture de l'acier ou par le traitement thermique et l'état de surface de la pièce.
La présente invention concerne l'utilisation d'un acier contenant moins de 0,015% et, de préférence, moins de 0,012% de phosphore, pour la fabrication de piè- ces et, en particulier, de ressorts en acier devant posséder une limite d'endurance élevée.
Cette idée est surprenante, étant donné que, jusque ce jour, les teneurs en phosphore admissibles pour les aciers à ressorts de haute qualité, par exemple, étaient de 0,035 à 0,040%.
La présente invention repose sur cette décou- verte que le phosphore influence fortement la limite d'endurance d'un acier, fait s'expliquant par la forte ségrégation du phosphore dans l'acier. On a constaté que des teneurs en phosphore de plus de 0,015% conduisent déjà à la' formation d'un eutectique hypophosphorique ternaire d'une teneur en phosphore de plus de 1%, aux joints
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des grains de la structure primaire, cet eutectique ne pouvant être éliminé par la transformation habituelle à chaud et par le traitement thermique. L'insertion d'une phase fragile riche en phosphore dans la structure pro- voque des amorces de fissures dans l'acier lorsqu'il est soumis à des efforts de vibration, ce qui cause sa rup- ture prématurée.
L'eutectique hyposphosphorique ternaire ne se forme plus dans les aciers à ressorts d'une composition chimique normale, lorsque leur teneur en phosphore est de 0,015%, de préférence de moins de 0,012%, de sorte que leur limite d'endurance ne peut plus en être sensi- blement influencée. Pour ces basses teneurs en phosphore, la faible compensation, par diffusion, des concentrations se produisant pendant le façonnage à chaud suffit pour maintenir une structure' suffisamment homogène même dans . les parties de la tête du lingot tendant fortement à la ségrégationo
L'effet nocif d'une teneur en phosphore élevée, même inférieure aux teneurs courantes,peut être atténué par un recuit d'homogénéisation,. Ce recuit doit être fait entre 1150 et 1350 0 avec un très long temps de mair e.
En conséquence, le recuit d'homogénéisation n'est appli que que pour renforcer l'effet des faibles teneurs en phosphore selon la présente inventions
Il est évident que toutes les mesures conduisant
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à une structure primaire plus fine du lingot, telles que: faibles dimensions des lingots, basses températures de coulée en lingotières et additions, au bain, d'éléments formant des germes et affinant le grain (désoxydants spéciaux comme l'aluminium, le calcium, le silicium ou combinaisons de zirconium) réduisent la formation de phosphures nocifs. L'expérience a cependant démontré que la valeur maxima de 0,01,5% de phosphore dans le bain d'acier doit être respectée, afin de pouvoir obtenir, à coup sûr, des résultats impeccables.
L'exemple ci-après montre la limite d'endurance de ressorts à lames fabriqués à partir d'un acier normal et l'amélioration de cette limite pour des ressorts con- fectionnés à partir d'un acier élaboré suivant la présente invention; a) - Acier à ressort au silicium trempant à l'huile à
0,60% de C, 1,85% de Si, 0,73% de Mn, 0,026% de P et 0,020% de S, traité à une résistance de 135 Eg/ mm2; limite d'endurance des ressorts finis (jusqu'à la formation d'amorces de fissures):
85. 000 à 225.000 vibrations. b)- Acier à ressort au silicium trempant à l'huile iden- tique à l'acier contenant 0,62% de C, 1,92% de Si, 0,70% de Mn, 0,021% de S, mais seulement 0,012% de phosphore dans le bain, traité à 135 kg/mm2, mêmes conditions d'essai que pour a: 375.000 à 410.000 vibrations.
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Ces résultats sont semblables avec des lames de ressorts en acier au carbone et en acier allié, telles qu'elles sont utilisées pour les emplois les plus divers.
Il en est de même pour les ressorts à boudin en fil machine ou fil étiré.
On peut également observer l'influence nuisible d'une haute teneur en phosphore de l'acier sur la résistance aux efforts de flexion rotative d'une barre de torsion par exemple.La fixation de la teneur maxima en phosphore à 0,015% donne également des valeurs plus élevées et plus homogènes de la limite d'endurance que celles des aciers ordinaires dans le cas d'efforts répétés de pliage, de torsion ou de pliage et de torsion.