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La présente invention est relative à un acier à haute résistance ne contenant pas de nickel caractérisé à l'état trempé et revenu par une bonne résilience mise en évidence par une basse température de transformation combinée à une limite élastique élevée et à une bonne soudabilité.
On a besoin pour l'équipement minier, l'équipement de terrassement et les matériels similaires d'un acier faiblement allié, peu coûteux, ayant une limite élastique élevée et une bonne résilience combinées à une bonne soudabilité lorsque son épaisseur atteint jusou'à 25 mm. Il est désirable que l'on puisse conférer ces qualités à l'acier en utilisant au minimum des 'éléments d'addition coûteux comme le molybdène et en se passant
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complètement du nickel., élément rare.
On a constaté Que 1'on peut obtenir des plaques d'une épaisseur allant jusqu'à 25 mm en acier trempé et revenu ayant une limite élastique
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minimum de 63 kg/mm2 et une température de transformation inférieure à -73 C en adoptant la composition suivante en % : - carbone ..................... 0.1.2 à 0,21 - manganèse ...................0,50 à 1 - phosphore ..............................0,4 max.
- soufre....8.............. a................0 l' 04 max.
- silicium..................... 0,10 à 0,75 - cuivre 0 à 0,50 - chrome ...................... 0,30 à 0,75 - molybdène ...................0,15 à 0,45 - vanadium .................... 0,03 à 0,10 - titane ......................0,01 à 0,03 - bore ........................ 0,0005 à 0,005 le reste étant constitué par du fer et des impuretés résiduelles @ - De préférence, la composition en % de cet acier ne doit pas dépasser les limites suivantes:
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- carbone ..................... 014 à Oï:!8 - manganèse ................... , 0 6o à 1 - phosphore ............................. 0,025 max.
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- soufre ................................ 0,025 me,c.
- silicium .................... 0,15 à 0,35 - chrome ...................... 0,40 à 0,60 molybdène 0,15 à 0,25 - vanadium .................... 0,03 à 0,07 - titane ...................... 0,015 à 0,02 - bore ........................ 0,0015 à 0,003 le reste étant constitué par du fer ainsi que par des impuretés avec 0,25 à 0,35 % de cuivre si l'on désire obtenir une très
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forte résistance à la corrosion.
Les exemples suivants montreront les propriétés remar- quables que possède l'acier faisant l'objet de l'invention.
Une plaque de 25 mm d'épaisseur ayant la composition chimique suivante a été trempée à 913 C puis soumise à un revenu pendant une heure à 635 C. coulée n 1
C Mn P S Si Cu Cr Mo V Ti B
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0,:9 C,63 0,031 9Ô3I 0,17 0,30 0,16 0721 006 OaÔ3 00030
Après le traitement thermique précité, les propriétés mécaniques de la matière au centre de la plaque étaient les suivantes : Limite élas- Résistance Allongement Striction Température de tique (con- à la trac- sur 5 cm transformation
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traction 0>2%) tion Kg/m=2 Kg/MM2 % % C ##
71 86 19,8 61,6 - 100 @ Eprouvettes avec entaille en trou de serrure.
Il ressort de ces données que l'acier faisant l'objet de la présente invention possède une limite élastique sensible-
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ment supérieure à 63 Kg/mm.2 ainsi qu'une forte résilience comme le prouve le fait que la température de transformation est sensiblement inférieure à -73 .
La coulée suivante montre que l'acier dont la composition correspond aux intervalles assez larges indiqués ci-dessus aura les propriétés désirées s'il subit un traitement thermique appro- prié bien que ces propriétés ne soient pas aussi élevées que celles d'un acier dont la composition correspond aux limites préférées indiquées ci-après: coulée n 2
C Mn P S Si Cr Mo V Ti B
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0,12 cÇë7 0/Î22 nC322 Oe23 Oy3'7 91J. ii903 Ô7Ô* OrUC?5
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On a laminé à chaud une plaaue de 12,5mm et une plaque de 25 mm provenant de cette coulée puis on les a trempées
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à 913 et la plaque de 12,5 mm a été soumise à un revenu pen- dant une heure à 635 et celle de 25 mm pendant une heure à 593 .
On a utilisé une température de revenu plus faible pour la plaque de 25 mm que pour la plaque de 12,5 car en raison de sa faible teneur en alliages, la plaque de 25 mm n'avait pas autant de martensite au centre que la plaque de 12,5 mm et avec sa faible teneur en carbone et vanadium, cet acier était moins résistant au revenu que les aciers ayant une plus forte teneur en carbone et en vanadium.
Les caractéristiques mécaniques au. centre de ces deux plaques sont les suivantes:
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<tb> Epaisseur <SEP> . <SEP> Limite <SEP> élas- <SEP> Résistan- <SEP> Allonge- <SEP> Striction <SEP> Tempéra-
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> la <SEP> pla- <SEP> tique <SEP> (con- <SEP> co <SEP> à <SEP> la <SEP> gênent <SEP> sur <SEP> turc; <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> que <SEP> traction <SEP> 0,2%) <SEP> traction <SEP> 5 <SEP> cm <SEP> transfor-
<tb>
<tb>
<tb> mation
<tb>
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mm Kg/mm2 Ks/raîi''" % % 0 <:> 25 65 74 22,5 68,,8 - 95 12e5 68 7 21.5 5 l--:h 71 .,5 - 137 * Eprouvettes avec entaille en trou de serrure ** On a utilisé des éprouvettes de plus faible dimen- sion (6,6 mm), aussi l'allongement correspond à une longueur de 25 mm.
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Ainsi, ces donnee: montrent que mémo avec une faible- teneur en alliages, le nouvel acier peut subir un traitement
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thermique afin d' &c<1u(.r1.r une forte résistance ainsi aucune résilience élevée CfJmrr!1' le montrrnt les t{"'?,,/rl3 tu:rrs de trins- formation oui sont très intFrl.f't12'C aux tenlprr[1 turf>S ambiantes que 1.'on peut rencontrer dans les applications comme celles aux(!1.1c-]lr.f: le nouvel acier est destine.
Il convient ce noter eue bien qu'il n'y ait pas de cuivre dans 1¯a coulée n 2, J' ['ciel' a dos s -ra:r¯r'.i-.,a ra'cr.2rues analoFue'; a cr'] Ir:1 de 1,:-,,..i.(..r de 1.". couli'c n (111i contient 0,30 % de cuivra. Ainsi, ce cuivre fin] ?. ôi/ H;i"l1!;(. ru rf'ison le. " ] , t. '1 ., . , r>' .
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a une incidence insignifiante ou nulle sur les propriétés mécaniques du nouvel acier et peut être ajouté à l'acier ou ne pas l'être suivant le degré de résistance à la corrosion aue l'on désire obtenir-.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux détails de mise en oeuvre décrite qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
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The present invention relates to a high strength steel not containing nickel characterized in the quenched and tempered state by a good resilience demonstrated by a low processing temperature combined with a high elastic limit and good weldability.
Mining equipment, earthmoving equipment and the like need low-alloy, inexpensive steel having high yield strength and good resilience combined with good weldability when its thickness reaches up to 25 mm. It is desirable that these qualities can be imparted to the steel by minimizing the use of expensive additives such as molybdenum and dispensing with
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completely nickel., rare element.
It has been found that plates up to 25 mm thick can be obtained from hardened and tempered steel having an elastic limit.
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minimum 63 kg / mm2 and a transformation temperature below -73 C by adopting the following composition in%: - carbon ..................... 0.1.2 to 0.21 - manganese ................... 0.50 to 1 - phosphorus .................. ............ 0.4 max.
- sulfur .... 8 .............. a ................ 0 l '04 max.
- silicon ..................... 0.10 to 0.75 - copper 0 to 0.50 - chromium ........... ........... 0.30 to 0.75 - molybdenum ................... 0.15 to 0.45 - vanadium .. .................. 0.03 to 0.10 - titanium ...................... 0 , 01 to 0.03 - boron ........................ 0.0005 to 0.005 the remainder being iron and residual impurities @ - Preferably, the% composition of this steel should not exceed the following limits:
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- carbon ..................... 014 to Oï:! 8 - manganese ................... , 0 6o to 1 - phosphorus ............................. 0.025 max.
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- sulfur ................................ 0.025 me, c.
- silicon .................... 0.15 to 0.35 - chromium ................... ... 0.40 to 0.60 molybdenum 0.15 to 0.25 - vanadium .................... 0.03 to 0.07 - titanium. ..................... 0.015 to 0.02 - boron ...................... .. 0.0015 to 0.003 the remainder being constituted by iron as well as by impurities with 0.25 to 0.35% copper if one wishes to obtain a very
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strong corrosion resistance.
The following examples will show the remarkable properties possessed by the steel forming the subject of the invention.
A 25 mm thick plate having the following chemical composition was quenched at 913 C and then tempered for one hour at 635 C. Cast No. 1
C Mn P S Si Cu Cr Mo V Ti B
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0,: 9 C, 63 0.031 9Ô3I 0.17 0.30 0.16 0721 006 OaÔ3 00030
After the aforementioned heat treatment, the mechanical properties of the material in the center of the plate were as follows: Limit elas- Resistance Elongation Striction Temperature of tick (against the trac- over 5 cm transformation
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traction 0> 2%) tion Kg / m = 2 Kg / MM2%% C ##
71 86 19.8 61.6 - 100 @ Test specimens with keyhole notch.
It emerges from these data that the steel forming the subject of the present invention has a significant elastic limit.
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higher than 63 Kg / mm.2 as well as a strong resilience as evidenced by the fact that the transformation temperature is appreciably lower than -73.
The following cast shows that the steel whose composition corresponds to the rather wide intervals indicated above will have the desired properties if it undergoes an appropriate heat treatment although these properties are not as high as those of a steel whose the composition corresponds to the preferred limits indicated below: cast n 2
C Mn P S Si Cr Mo V Ti B
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0.12 cc7 0/222 nC322 Oe23 Oy3'7 91J. ii903 Ô7Ô * OrUC? 5
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A 12.5mm plate and a 25mm plate from this casting were hot rolled and then quenched.
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at 913 and the 12.5 mm plate was tempered for one hour at 635 and that of 25 mm for one hour at 593.
A lower tempering temperature was used for the 25mm plate than for the 12.5 plate because due to its low alloy content, the 25mm plate did not have as much martensite in the center as the plate. of 12.5 mm and with its low carbon and vanadium content, this steel was less resistant to tempering than steels with higher carbon and vanadium content.
The mechanical characteristics at. center of these two plates are:
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<tb> Thickness <SEP>. <SEP> Limit <SEP> elas- <SEP> Resistance- <SEP> Extension- <SEP> Striction <SEP> Tempera-
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> the <SEP> plate- <SEP> tick <SEP> (con- <SEP> co <SEP> to <SEP> the <SEP> annoy <SEP> on <SEP> Turkish; <SEP > of
<tb>
<tb>
<tb> that <SEP> traction <SEP> 0.2%) <SEP> traction <SEP> 5 <SEP> cm <SEP> transform
<tb>
<tb>
<tb> mation
<tb>
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mm Kg / mm2 Ks / raîi '' "%% 0 <:> 25 65 74 22,5 68,, 8 - 95 12e5 68 7 21.5 5 l -: h 71., 5 - 137 * Test tubes with notch in hole of lock ** Smaller dimension specimens (6.6 mm) were used, so the elongation corresponds to a length of 25 mm.
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Thus, these data: show that even with a low content of alloys, the new steel can undergo treatment
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thermal in order to & c <1u (.r1.r a strong resistance thus no high resilience CfJmrr! 1 'shows it the t {"'? ,, / rl3 tu: rrs of trins- formation yes are very intFrl.f't12 'C to ambient tenlprr [1 turf> S that 1.' one can meet in applications like those to (! 1.1c-] lr.f: the new steel is destined.
It should be noted that although there is no copper in casting n 2, J '[' sky 'a dos s -ra: r¯r'.i -., A ra'cr. 2 streets analoFue '; a cr '] Ir: 1 of 1,: - ,, .. i. (.. r of 1. ". couli'c n (111i contains 0.30% copper. Thus, this fine copper]?. ôi / H; i "l1!; (. Ru rf'ison le."], T. '1.,., R>'.
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has little or no influence on the mechanical properties of the new steel and may or may not be added to the steel depending on the degree of corrosion resistance desired.
Of course, the invention is not limited to the details of the implementation described which have been given only by way of example.