<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative aux aciers ordinaires au carbone et aux aciers alliés ainsi qu'à un procédé destiné à améliorer leur aptitude à l'usinage. Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé qui améliore l'aptitude à l'usinage des aciers ordinaires au carbone et des aciers alliés et apporte en outre des améliorations dans les caractéristiques physiques et mécaniques de l'acier en général.
<Desc/Clms Page number 2>
Cette invention a pour objet un procédé de production des aciers ordinaires au carbone et des aciers alliés dont l'ap- titude- à l'usinage est améliorée par des mesures mises en oeuvre d'une manière facile et simple au cours de la fabrication norma- le de l'acier.Elle vise également l'amélioration de cette apti- tude à l'usinage des aciers en apportant également des maéliora- tions à d'autres caractéristiques physiques et mécaniques de l'acier, telles que la résistance mécanique, la résistance à l'usure et à la corrosion,ainsi que la ténacité. a
Jusqu'à présent, on/fait de nombreuses tentatives en vues d'améliorer l'aptitude à l'usinage de ces aciers ordinaires au carbone et de ces aciers alliés.
Jusqu'à présent, on a consta té que le plomb,le sélénium;, le soufre et le bismuth apportent des améliorations notables à l'aptitude à l'usinage de l'acier lorsqu'ils sont ajoutés à ces aciers dans de certaines propor- tions mais que certaines conditions indésirables se sont trou- vées associées à leur utilisationo Par exemple, l'addition de plomb, dans la fabrication d'aciers au plomb, a amélioré l'apti- tude à l'usinage de ces aciers, mais, du fait que le plomb n'est pas soluble;dans 1'acier, il est difficile de réaliser la répar- tition uniforme désirable du plomb dans l'acier. De plus, le plomb dégage des fumées toxiques dans les conditions opératoires, ce qui oblige à prendre de grandes précautions lorsqu'on l'uti- lise.
De façon similaire, il est également difficile de con- trôler la répartition du soufre dans la proportion désirée, dans l'acier et, à moins que le soufre ne soit combiné avec des quan- tités notables de manganèse, il crée dans l'acier, au .cours du laminage, une condition indésirable désignée, de façon générale, sous le nom de "fragilité à chaud". Le bismuth et le sélénium ont été utilisés à une petite échelle dans l'acier inoxydable en vue
<Desc/Clms Page number 3>
d'améliorer l'aptitude à l'usinage. Toutefois, les frais supplé- mentaires occasionnés par l'utilisation de ces matières dans des o quantités désirables constituent un obstacle à leur adption.
En outre, dans de nombreux cas, ces divers éléments ajoutés aux aciers en vue d'améliorer leur aptitude à l'usinage entraînent une perte indésirable de quelques-unes des caractéristiques méca niques et physiques de l'acier.
La demanderesse a constaté antérieurement que l'aptitu- de à l'usinage des aciers ordinaires au carbone et des aciers alliés peut être notablement améliorée par l'addition de plomb et de cuivre combinés dans des quantités comprises entre 0,03 et 0,35% en poids pour le cuivre, et entre 0,03 et 0,50% en poids pour la plomb. On a constaté que les améliorations obtenues grâ- ce à la combinaison de cuivre et de plomb dans ces aciers se trouvaient encore augmentées par la présence de soufre, de phos- phore et de manganèse.
On a actuellement constaté que le cuivre seul peut être utilisé efficacement en des proportions appropriées, sans plomb, en vue d'améliorer l'aptitude à l'usinage des aciers ordinaires au carbone et des aciers alliés. D'après des analyses et l'obser vation de divers résultats,on a constaté que le cuivre utilisé seul agit d'une manière sensiblement similaire à celle du plomb.
Alors que.le plomb est sensiblement insoluble dans l'acier, le cuivre y est soluble et alors que le plomb diminue quelques-unes des autres caractéristiques de l'acier, le cuivre confère des améliorations supplémentaires de la résistance mécanique, de la résistance à la corrosion et la résistance aux chocs des aciers ordinaires au carbone et des aciers alliés. A la différence du plomb, la proportion désirée de cuivre peut être ajoutée à,l'a- cier suivant un processus normal, n'exigeant pas de techniques spécialesi 100% de ce cuivre se retrouvant pratiquement dans
<Desc/Clms Page number 4>
l'acier et étant uniformément répartis dans celui-ci.
Pour autant que la demanderesse le sache, personne, jus- qu'à présent, n'a introduit intentionnellement du cuivre dans des aciers ordinaires au carbone et des aciers alliés en vue d'améliorer leur aptitude à l'usinage et l'on pense que ce pro- cédé, destiné à modifier la composition de l'acier en y incorpo- rant du cuivre en vue d'améliorer l'aptitude à l'usinage, cons- titue une caractéristique entièrement nouvelle dans le domaine de la métallurgie. On estime que le fait d'avoir constaté que le cuivre à lui seul améliore effectivement l'aptitude de l'a- cier à l'usinage marque un progrès important dans la technologie de ces aciers, étant donné que, en particulier, en même temps à l'usinage,on réalise également des améliorations qu'on obtient une amélioration de l'aptitude/désirablesdes carac- téristiques physiques et mécaniques.
Il n'a pas été possible d'obtenir ces améliorations en utilisant les éléments ajoutés an- térieurement en vue de modifier la composition de l'acier afin d'améliorer l'aptitude à l'usinage.
Lorsque les teneurs en cuivre de l'acier ordinaire au carbone ou de l'acier allié sont inférieures à 0,06% en poids, on ne constate pas d'amélioration de l'aptitude à l'usinage, ou cette amélioration est faible. On obtient les meilleurs résultats et une amélioration marquée de l'aptitude à l'usinage ainsi que d'autres caractéristiques physiques et mécanicues, telles que la résistance aux chocs, la résistance à la corrosion et la résis- tance à la traction, lorsque les teneurs en cuivre de l'acier sont comprises entre 0,15 et 0,30% en poids.
Jusqu'à présent, on a obtenu des améliorations de l'aptitude à l'usinage de l'a- cier en utilisant des quantités de cuivre s'élevant jusqu'à 0,60 en poids, mais on comprendra que les améliorations de l'ap- titude à l'usinage peuvent être obtenues en utilisant des quan- tités de cuivre plus élevées.
<Desc/Clms Page number 5>
On peut constater des améliorations de l'aptitude à l'usinage de l'acier en utilisant/du cuivre avec de l'acier à faible teneur en carbone (moins de 0,25% de carbone), aussi bien. quavec de l'acier à teneur moyenne en carbone (0,25 à 0,60% de carbone) et des aciers à haute teneur en carbone (au-dessus de 0,5% de carbone). A titre d'exemple, l'effet général obtenu est représenté sur le tableau I qui donne les résultats relatifs à un acier contenant environ 0,45% de carbone et qu'on a soumis à un essai sur un tour à décolleter. A titre de comparaison, on a' utilisé également un a-eier ayant' sensiblement la mêmd composition, sauf que l'un contenait du cuivre et que l'autre n'en contenait pas.
On a mesuré l'aptitude relative à l'usinage en me-su- rant l'usure des outils après que 90 des pièces usinées aient été taillées dans des conditions sensiblement identiques.
TABDEAU I
EMI5.1
<tb>
<tb> Aptitude <SEP> à <SEP> l'usinage <SEP> en <SEP> mm
<tb> (mesuréepar <SEP> l'usure <SEP> de
<tb> Composition <SEP> l'outil)
<tb> Outil <SEP> de <SEP> Outil <SEP> de <SEP> Outil <SEP> de
<tb> tour <SEP> de <SEP> tour <SEP> de <SEP> formage
<tb> Acier <SEP> C <SEP> Mn <SEP> S <SEP> Ni.
<SEP> Cr <SEP> Cu <SEP> 9.52 <SEP> mm <SEP> 12.7 <SEP> mm <SEP> ¯¯¯¯¯¯
<tb> 1 <SEP> 0,43 <SEP> 1,44 <SEP> 0,25 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,30 <SEP> 0,63 <SEP> 0,33
<tb> 2 <SEP> 0,46 <SEP> 1,48 <SEP> 0,27 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,14 <SEP> 0,25 <SEP> 0,28 <SEP> 0,20
<tb>
Dans l'essai dont les résultats sont mentionnés sur le tableau 1,.on usine les pièces en utilisant des passes de 60 secondes, et une vitesse superficielle d'environ 38,1 mètres par minute ,et on mesure l'usure de l'outil lorsque 90 pièces ont été usinées. La différence d'usure de l'outil donne une indication de la différence de l'aptitude à l'usinage des deux aciers.
Des résultats obtenus, il apparaît que l'acier contenant du cuivre est meilleur,du point de vue de l'usure de l'outil, d'environ 17% avec un outil de tour de 9,52 mm, de 64% avec un outil de tour de 12,7 mm et de 38% avec un outil de formage.
Les moyens généraux de la présente invention peuvent
<Desc/Clms Page number 6>
être encore illustrés par les effets produits par le cuivre sur l'aptitude à l'usinage d'un acier à basse teneur en carbone (tableau II).
EMI6.1
<tb>
<tb>
TABLEAU <SEP> II
<tb> Aptitude <SEP> à
<tb> l'usinage
<tb> Acier <SEP> C <SEP> Un <SEP> P <SEP> S <SEP> Si <SEP> Ni <SEP> Cr <SEP> Cu <SEP> (1)
<tb> 1 <SEP> 0,17 <SEP> 0,69 <SEP> 0,03 <SEP> 0,03 <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,04 <SEP> 74
<tb> 2 <SEP> 0,18 <SEP> 0,70 <SEP> 0,03 <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> 0,04 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,12 <SEP> 86
<tb>
(1) Ces valeurs d'aptitude relative à l'usinage sont obtenues par une opération d'usinage contrôlée effectuée sur un tour tra- vaillant à pression constante, au cours d'un essai normalisé (Rapports de l'Association Américaine des Ingénieurs-Mécani- ciens, juillet 1949 : 'tConstant-Pressure Lathe Test for Meaus. ring the Machinability of Free-Cutting Steels" de F.W. Boulget H.L. Shaw et H.E. Johnson) .
Il a été reconnu antérieurement que des métaux résiduels, tels que duhickel et du chrome, avaient provoqué une diminution marquée de l'aptitude à l'usinage des aciers, même pour de fai- bles teneurs de ce métaux. On a constaté-que, contrairement aux limitations acceptées, on réduit les effets nuisibles des métaux résiduels sur l'aptitude à l'usinage des aciers en utilisant du cuivre conformément au procédé objet de l'invention.
Bien qu'on préfère utiliser un acier ne comportant pas de métaux résiduels de ce genre, étant donné que le cuivre peut être alors utilisé au maximum, on a constaté que la présence de métaux résiduels, en présence de cuivre, n'a pas d'effet nuisible sur l'aptitude à l'usinage de l'acier, bien que le cuivre apporte une amélioration moindre, un acier contenant du cuivre en combinaison avec ces métaux résiduels assure néanmoins une meilleure aptitude à l'usi- nage que le même acier ne comportant pas de cuivre ou ne compor- tant ni cuivre ni les métaux résiduels.
<Desc/Clms Page number 7>
@ TABLEAU III
EMI7.1
<tb>
<tb> Durée <SEP> Vites- <SEP> Nom- <SEP> Changement <SEP> de
<tb> de <SEP> la <SEP> se <SEP> su- <SEP> bre <SEP> dimensions
<tb> passe <SEP> perfi- <SEP> de <SEP> (en <SEP> mm)
<tb> (en <SEP> ciel- <SEP> piè- <SEP> Outil <SEP> Outil
<tb> sec.)le(par <SEP> ces <SEP> de <SEP> de
<tb> min.
<SEP> ) <SEP> usi- <SEP> 9,52mm <SEP> formage
<tb> C <SEP> Mn <SEP> S <SEP> Ni <SEP> Cr <SEP> Cu <SEP> ¯¯¯ <SEP> nées <SEP> @ <SEP> @
<tb> 0,43 <SEP> 1,44 <SEP> 0,247 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 60 <SEP> 38.lm <SEP> 90 <SEP> .0,102 <SEP> 0,051
<tb> 0,44 <SEP> 1,43 <SEP> 3,10 <SEP> 0,02 <SEP> 0,02 <SEP> 0,08 <SEP> 60 <SEP> 38,1m <SEP> 90 <SEP> 0,025 <SEP> 0,000
<tb> 0,46 <SEP> 1,53 <SEP> 0,25 <SEP> 0,18 <SEP> 0,18 <SEP> 0,19 <SEP> 60 <SEP> 38,1m <SEP> 90 <SEP> 0,051 <SEP> 0,025
<tb>
Du tableau ci-avant, il apparaît que l'usure,de l'outil en acier à teneur moyenne en carbone de composition similaire se trouve améliorée jusqu'à 400% par l'addition de cuivre et que, bien que la présence de nickel et de chrome diminue l'amélioration obtenue par la présence du cuivre, néanmoins,
le cuivre pré- sent associé à ces éléments résiduels assure une amélioration de l'aptitude à l'usinage qui est supérieure à celle de l'alliage ne comportant pas de cuivre. Conformément aux données qui viennent d'être exposées jusqu'ici, les quantités totales de métaux résiduels peuvent atteindre 0,25% en poids de l'acier, avec un maximum de 0,05% en poids de n'importe lequel de ces éléments, avant que 1*'amélioration apportée par le cuivre à l'aptitude à l'usinage se trouve influencée de façon nuisible.
On a constaté que l'amélioration qu'apporte l'utilisa- tion du'cuivre dans des aciers ordinaires au carbone et des aciers alliés, du point de vue de l'aptitude à l'usinage de ces aciers, peut se trouver renforcée par l'addition d'autres éléments en plus du cuivre, tels que; par exemple, du phosphore, du soufre et de l'azote.
A un certain degré, ces autres éléments ont déjà été utilisés à cause de leur heureuse influence sur l'aptitude à l'usinage, mais l'amélioration obtenue dans un système utilisant à la fois du cuivre et du soufre dans des aciers ordinaires au carbone et.des aciers alliés dépasse celle à laquelle on pourrait
<Desc/Clms Page number 8>
s'attendre par effet accumulatif, et cela jusqu'à un point tel que l'amélioration obtenue dans l'aptitude à l'usinage indique plus qu'un effet synergique entre ces matières dans l'acier. On obtient ces résultats inattendus lorsque les quantités de soufre sont comprises entre 0,01 et 1,0% du poids de ;1 'acier et lorsque les quantités de cuivre sont comprises entre 0,06 et 0,6% du poids de cet acier.
Lorsque l'acier contient du phosphore, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la quantité de phosphore est comprise entre 0,01 et 0,2% en poids, et que la quantité de cuivre est comprise entre 0,06 et 0,6% et si l'acier contient du soufre, quand sa quantité est inférieure à 1,0% en poids. Des quantités d'azote supérieures à 0,001% en poids améliorent également l'aptitude de lacier à l'usinage, en présence de cuivre seul ou lorsque l'azote fait partie d'un système qui comprend du cuivre et un ou plusieurs autres éléments, tels que du soufre, du phosphore et de l'azote.
Les aciers de type non-austénitique mentionnés ci-après sont caractéristiques de la métallochimie de l'acier ou d'autres alliages à base de fer présentant les caractéristiques objet de l'invention du point de vue de l'amélioration de l'aptitude à l'usinage. Dans les exemples, les quantités sont exprimées en pourcentage en poids,par rapport au métal,le complément étant sensiblement constitué uniquement par du fer.
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
-#S##- Cu lIn). ¯¯.¯ ¯¯¯¯ P si 1 o,i,.o...o,4à 0,06-0,60 1,35-1,65 0,04 0,17-0,22 2 0,40-0,4 0,06-0,60 1,35-1,65 0,04 0,17-0,22 .3 O,irO-o,l.a 0,06-0,60 1,35-1,65 0,01-0,20 0,17-0,22 4 0,40-0,4 0,06-0,60 1,35-1,65 0,01-0,20 0,17-0,22
EMI9.2
<tb>
<tb> 0,40-0,48 <SEP> 0,06-0,60 <SEP> 1,35-1,65 <SEP> 0,01-0,20 <SEP> 0,17-0,22
<tb> 6 <SEP> 0,40-0,4 <SEP> 0,06-0,60 <SEP> 1,35-1,65 <SEP> 0,01-0,20 <SEP> 0,17-0,22
<tb> 7 <SEP> 0,15-0,23 <SEP> 0,06-0,60 <SEP> 1,35-1,65 <SEP> 0,04 <SEP> 0,17-0,22
<tb>
EMI9.3
80,15-0,,23 0,06-0,60 1,35-1,65 0,04 0,17-0,22
EMI9.4
<tb>
<tb> 9 <SEP> 0,15-0,23 <SEP> 0,06-0,60 <SEP> 1,35-1,65 <SEP> 0,01-0,20 <SEP> 0,17-0,22
<tb> 10 <SEP> 0,15-0,23 <SEP> 0,06-0,60 <SEP> 1,35-1,65 <SEP> 0,01-0,20 <SEP> 0,17-0,22
<tb> 11 <SEP> 0,15-0,23 <SEP> 0,06-0,60 <SEP> 1,35-1,65 <SEP> 0,01-0,20 <SEP> 0,17-0,22
<tb> 12 <SEP> 0,15-0,23 <SEP> 0,06-0,60 <SEP> 1,
35-1,65 <SEP> 0,01-0,20 <SEP> 0,17-0,22
<tb> 13 <SEP> 0,33-0,41 <SEP> 0,06-0,60 <SEP> 0,75-1,0 <SEP> 0,04 <SEP> 0,20-0,35
<tb>
EMI9.5
##M#.- ,,..,. Ivro - Cr ¯S¯¯¯¯¯ ¯¯jj ¯¯
EMI9.6
<tb>
<tb> 1 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05
<tb>
EMI9.7
2 O05 OeO5 0,15-0,5
EMI9.8
<tb>
<tb> 3 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05
<tb> 4 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,01-1,0
<tb> 5 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,01-1,0
<tb>
EMI9.9
6 0,05 .
OY05 0,01-1,0 0,001
EMI9.10
<tb>
<tb> 7 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05
<tb> 8 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,15-0,5
<tb> 9 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05
<tb> 10 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,01-1,0
<tb> 11 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,01-1,0
<tb> 12 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05 <SEP> 0,01-1,0 <SEP> 0,001
<tb> 0,15-0,25 <SEP> 0,80-1,10 <SEP> 0,04
<tb>
<Desc/Clms Page number 10>
Dans l'élaboration de l'acier et d'autres alliages à base de fer, on peut introduire du cuivre dans le métal, lorsque celui-ci se trouve dans le four, dans la poche ou dans le moule, sous la forme de cuivre élémentaire, d'oxysulfure de cuivre, de sulfure de cuivre, ou bien comme du sulfate de cuivre ou encore un métal principal contenant du cuivre, tel qu 'un alliage de fer, de cuivre et de soufre.
Une caractéristique importante de la présente invention réside dans le fait que, grâce à l'addition de cuivre dans les formes décrites, on peut mettre en oeuvra des procédés opératoires normaux en métallurgie pour l'élaboration de l'acier. La proportion de cuivre qui se retrouve dans le métal final est essentiellement de 100%,et des additions de ce genre servant à introduire du cuivre dans le métal peuvent être effectuées sans risque et sans qu'il soit nécessaire de prendre des mesures de précaution pour assurer la sécurité du personnel ou du matériel.
Une des caractéristiques importantes de la présente invention réside dans le fait qu'on a constaté en outre que l'aptitudE de l'acier à l'usinage, telle qu'elle est mesurée par exemple par l'essai précédemment décrit utilisant un tour travaillant sous pression constante et, plus particulièrement, l'aptitude à l'usinage des aciers ayant les teneurs en cuivre indiquées, montrent, à l'état écroui, des améliorations remarquablement importantes.
L'expression "écrouissage", dans le sens utilisé dans le présent exposé, comprend la déformation de l'acier, par exemple par un étirage à froid ou un laminage à la température ambiante ordinaire ou à des températures élevées, comme décrit dans les autres.demandes de brevets Nos 35552/53, 35553/53 et 35554/53.Les effets les plus surprenants du point de vue de l'amélioration de l'aptitude à l'usinage dans le cas de métal
<Desc/Clms Page number 11>
écroui apparaissent avec des aciers contenant 0,50% ou moins de carbone. On obtient des résultats particulièrement remarquables avec des aciers contenant de 0,15 à 0,35% de carbone.
Jusqu'à présent, on a constaté que ces améliorations de l'aptitude à l'usinage sont portées au maximum en faisant subir un écrouissage à l'acier réduisant de plus de 10% sa section transversale et, de façon générale, en la réduisant de 20 à 50% suivant la composition du métal, la dimension de la matière première soumise à l'écrouissage et, dans le cas d'étirage à des températures élevées, la température d'étirage.
L'amélioration inattendue de l'aptitude à l'usinage de l'acier par écrouissage est illustrée par le tableau donné ciaprès, qui compare un acier contenant du cuivre à un acier ayant la même composition, sauf en ce qui concerne le cuivre. On a réduit la section de ces deux aciers.en étirant à froid des barres à la température ambiante ordinaire, puis.en éliminant les tensions internes à température élevée, ainsi qu'en étirant des barres se trouvant à une température élevée. La matière première utilisée dans cet essai est une barre laminée à chaud de 28,5 mm de diamètre.
<Desc/Clms Page number 12>
TABLEAU IV
EMI12.1
<tb>
<tb> Composition <SEP> Composition
<tb> A <SEP> B
<tb> Carbone <SEP> 0,142 <SEP> 0,142
<tb> Manganèse <SEP> 1,22 <SEP> 1,11
<tb> Phosphore <SEP> 0,01$ <SEP> 0,017
<tb> Soufre <SEP> 0,274 <SEP> 0,29
<tb> Silicium <SEP> 0,05 <SEP> 0,03
<tb> Chrome <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> Nickel
<tb> Molybdène
<tb> Aluminium <SEP> 0,023 <SEP> '0,023
<tb> Cuivre <SEP> 0,01 <SEP> 0,12
<tb> Indice <SEP> d'aptitude <SEP> à <SEP> l'usinage <SEP> ' <SEP> (1),
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> section <SEP> de <SEP> 10% <SEP> à <SEP> température <SEP> ambiante,
<SEP> suivie <SEP> d'une <SEP> élimination <SEP> des <SEP> tensions <SEP> internes <SEP> 110 <SEP> 155
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> section <SEP> de <SEP> 10% <SEP> à <SEP> température <SEP> élevée <SEP> 111 <SEP> 162
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> section <SEP> de <SEP> 15% <SEP> à
<tb> température <SEP> ambiante <SEP> 107 <SEP> 143
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> section <SEP> de <SEP> 21% <SEP> à
<tb> température <SEP> ambiante <SEP> 106 <SEP> 155
<tb>
(1) Voir la référence du tableau II.
Des données exposées dans le tableau ci-avant, il ressort que l'aptitude à l'usinage d'aciers ayant les teneurs ensuivre indiquées se trouve grandement améliorée de façon inattendue par des réductions de section à froid, par exemple une réduction de section transversale supérieure à 10% appliquée à une barre d'environ 25,4 mm de diamètre, si on la compare à l'aptitude à l'usinage d'un acier dont la teneur en cuivre est in- 'férieure aux teneurs indiquées.
Lorsque, pour réaliser la réduction de section désirée, l'acier est étiré à une température sensiblement égale à la température ambiante, il peut être dési-
<Desc/Clms Page number 13>
rable d'éliminer les tensions internes par un traitement thermique effectué à une température supérieure à environ 288 C mais plus basse que la température critique inférieure et, de préférence, comprise entre 288 et 510 C. Avec des aciers dont la teneur en carbone est comprise entre 0,2 et 0,4% on améliore au maximum l'aptitude à l'usinage en faisant subir au métal des étirages importants qui peuvent être suivis d'une élimination des tensions internes, en particulier lorsque le cuivre contenu dans ces aciers s'y trouvé seul ou encore est incorporé dans un système contenant du soufre'ainsi que moins de 0,
15% de métaux résiduels constitués par du nickel, du chrome et du molybdène.
Lorsque l'usinage de l'acier est réalisé par un étirage à des températures élevées, comme décrit dans les demandes susmentionnées, les stades postérieurs d'élimination des tensions internes par un traitement thermique deviennent inutiles.
Bien qu'on ait constaté qu'un écrouissage était désirable pour améliorer l'aptitude à l'usinage de l'acier, la combinaison d'aciers pouvant être écrouis, du type ci-avant décrit, c'est-à-dire contenant du cuivre seul, ou bien contenant du cuivre faisant partie d'un système comprenant du soufre.et/ou de l'azote, offre encore d'autres possibilités pour assurer des taux élevés d'aptitude à l'usinage en même temps qu'une améliora- tion de la-résistance mécanique, de la résistance à la corrosion) de la ténacité, de la résistance à l'usure, ainsi que d'autres caractéristiques mécaniques et physiques sans introduire de limitation dans la mise en oeuvre des processus d'élaboration de l'acier.
Les raisons inattendues de l'amélioration de l'aptitu- de à l'usinage obtenues par l'écrouissage du métal ne sont pas pleinement comprises. On a constaté que des aciers, en particu-
<Desc/Clms Page number 14>
lier ceux dont la teneur en carbone est comprise entre 10 et 30%, peuvent tirer un avantage appréciable d'un écrouissage important.
Ces effets avantageux du point de vue de l'aptitude à l'usinage sont augmentés lorsque l'acier contient du cuivre introduit seul ou en présence de phosphore, de soufre et/ou d'azote. Quelle que soit la raison, on a constaté que l'aptitude à l'usinage d'aciers et d'alliages à base de fer, déterminée par l'énergie requise pour arracher le métal ainsi que par la diminution de l'usure des outils de tour et des outils de formage, se trouve grandement améliorée lorsqu'on modifie la composition de l'acier de manière à introduire du cuivre comme élément constitutif es- sentiel et lorsqu'on usine en outre cet acier, par exemple par étirage à froid, de manière à réaliser des réductions de section supérieures aux réductions courantes.
De telles améliorations de l'aptitude à l'usinage ont joué un rôle actif en accélérant la production d'acieig obtenus du fait qu'elles permettent d'opé- rer avec des avances plus importantes et des vitesses plus éle- vées permettant d'accroître le taux de production, tout en ré- duisant simultanément le temps nécessaire pour le remplacement et la réparation des outils et de divers pièces. En plus de l'aug- mentation de rendement obtenue avec des prix de revient moins élevés, l'utilisation de cuivre en vue d'améliorer l'aptitude à l'usinage a également assuré des améliorations d'autres carac- téristiques physiques et mécaniques, ainsi qu'on l'a souligné précédemment.
Bien que ne constituant pas un équivalent, on indique qu'une amélioration de l'aptitude à l'usinage d'alliage à base de fer et d'aciers de ce genre peut être obtenue par l'addition de coblat, de zinc, de cadmium, de mercure ou d'étain. La combi- chimique naison/de ces autres éléments dans l'acier ou d'autres alliages à base de fer semble correspondre à celle qu'on a observée pour
<Desc/Clms Page number 15>
le cuivre plutôt qu'à celle qu'on observe avec le plomb. Les quantités nécessaires de ces autres éléments sont quelque peu similaires à celles qui sont exigées pour le cuivre, avec des variations qui dépendent de la solubilité de l'élément considéré dans l'acier ou l'alliage à base de fer, ainsi que de la composi tion particulière de l'acier.
On comprendra que des changements peuvent être apportés dans le détail des compositions, les procédés d'introduction du cuivre et les processus opératoires appliqués à l'élaboration des divers aciers pour leur donner les caractéristiques qui font l'objet de la présente invention, sans pour cela s'écarter de l'esprit de celle-ci.
REVENDICATIONS
1. Un procédé de fabrication d'un acier présentant une aptitude améliorée à l'usinage) qui consiste à faire progresser l'acier à travers une filière afin de réduire la surface de la section transversale de cet acier, celui-ci étant d'un type nonausténitique dans lequel la teneur en cuivre, qui constitue un des éléments essentiels de cet acier, est comprise entre 0,06 et 0,6% en poids de cet acier.