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Nous vous prions de noter que le texte de la description déposé à l'appui de la demande de brevet noue rubrique doit être rectifié comme suit ; Page 3, 3è ligne à partir du bas, il faut lire ; 0,3 de manganèse au lieu de 3% de manganèse*
Nous vous prions de bien vouloir verser la présente lettre rectificative au dossier de la demande, d'en délivrer une copie aux personnes désirant obtenir une copie complète du brevet et d'en annexer une copie 4 la copie imprimée du brevet.
Ci-inclus, nous vous remettons le montant de E.15.- en timbres fiscaux, en paiement de la taxe prévue pour les régularisations de 1'espèce.
Nous vous prions d'agréer, Messieurs, noe salue tationa distinguées.
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"Acier à base de nickel, de chrome et de molybdène
Les acier* pour paliers à bille.,'- rouleaux ou à ai- guilles ou pour les voies de roulement de paliers, c'est-à-dire les aciers à partir desquels les éléments de palier 4e trouvant en contact de roulement sont réalisés, peuvent être du type 1. trompe totale ou du type à cémentation* La présente Invention concerne la cémentation des aciers à cet effets
Pour être satisfaisant à titre d'éléments de paliers à contact par roulement, un acier doit être martensitique à la température ambiante et tire utilisé à l'état trempé dans lequel il comporte du carbone dissous.
De plus, il doit être capable$ lors
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d'un trempage à l'huile, de développer une dureté de surface d'
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au moins z Reg lvidla#lnt, un tel acier ne peut pan tira usina à l'état trempé et. par conséquent, les aciers à cémentation u- utilisés dans la but en cause sont soumis à un chauffage prolon- 94 & une température supérieurs au point ^* pour les rendre, austénltlques et ils sont ensuite refroidis très lentement pour étre rendus eph4roldiquea, de manière qu'ils puissent être usinés L'exigence habituelle est que, par sphéroïdisation, l'acier . devrait 4tre capable de présenter une dureté non supérieure à 220 Brinell. La combinaison de ces exigences dans un seul acier est évidemment très difficile.
Parmi les aciers à cémentation utilisés pour les paliers
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à billes ou à rouleaux, l'acier connu aux Etats-Unis sous le nom de AISI 52100 (un acier contenant Bzz 1, de carbone, 0,25 0.4 de coanganü ae, 0,20 à 0035% de silicium et 1, â à 1, 6â de chrome) a été employé de maniera si Intense qu'il est devenu de type standard, bien qu'à de rar.occ.....1omon ait utilisé des variantes de cet acier, contenant du molybdène, du vanadium et de l'aluminium.
Dans le traitement de 8ph'roldiaation, 1* acier AISI 52100 est soumis à un chauffage prolongé à une température voisine du point Acm, de manière à la rendre austénitlque, et il est ensuite refroidi trè,o lentement, habituellement à une allure d'environ 5'F' par heure, de manière qu'il devienne aphdrol- dique, clest-à-dir que les carbures qu'il contient soient sous.' la forme aph6roxdal.s. Ce traitement thermique dure très longtemps principalement à cause du refroidissement lent. Une réduction de ce temps de traitement est très désirable.
On rencontre souvent des difficultés à cause de la ré=
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tentoon d'austénite lors de la trempe liquide au cours du procé- dé de trempage. La rétention d'austénite doit tira évitée car elle peut avoir pour résultat un amoindrissement des propriétés à la fatigue. En outre, lorsqu'un palier est utilisé et soumis à de formas charges, l'austénite retenue tend à se transformer et le
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palier peut ainsi/deiorme en devant être remplace.
Lea aciers pour paliers devraient avoir des températures me relativement élevées car des températures Me basson contri- buent à la formation de craquelures lors du trempage ou à une déformation lors de celui-ci* Plus la température à laquelle un acier contenant des carbures en excès est chauffé durant la phase de durcissement est élevée, plus grande est la quantité de carbone qui peut être rendue disponible pour abaisser la tem- pérature Me et avoir pour résultat une quantité plus élevée d' austénite retenue.
Il serait avantageux que, lors de l'utilisa** tion d'une température d'austénitisation relativement élever par exemple de 1700 F, il ne se produise aucun effet néfaste pouvant être attribué à l'austénite retenue
Le but de l'invention est de procurer de nouveaux aciers à cémentation, qui peuvent être rendue sphéroidiques plus rapidement que le AISI 52100, qui développeront des dure- tés au moins équivalentes de celles de cet acier AISI 52100, et qui ne sont pas susceptibles d'une réduction de la température Ms lors d'un chauffage jusqu'à une température élevée avant la trempe.
Un acier suivant l'invention contient 0,6 à 0,8% de carbone, de 0,3 à 0,85 de manganèse, du silicium en une quantité allant jusqu'à 0,5%, de 0,5 à 1,5% de nickel.de 0,1 à 0,45% de chrome, de 0,05% à 0.35% de molybdène et de 0 à 0,5% d'alumi- nium, le restant étant constitué par du fer à part les impureté,%$ Cet acier, comme on le verra, contient moins de carbone que le AISI 52100,,
En considérant encore la composition de l'acier, la teneur do carbone doit être d'au moins 0,6% de préférence de 0.67%, afin d'assurer une dureté appropriée,
mais on a trouvé que des quantités de carbone supérieure à 0.8% provoquent une diminution de la dureté. Il faut au moins 3% de manganèse pour donner une aptitude appropriée au durcissement, mais une quantité supérieure à 0,75% de manganèse peut favoriser des craquelures à la rompe .
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Il faut du silicium pour la désoxydation, mais une quantité trop grande peut favoriser des craquelures à la trempe et, par con- @ séquent, la teneur de silicium ne doit pas excéder 0,5%, en/excé- dant pas de préférence 0,3%, Bien que le nickel contribue à 1' aptitude au durcissement et à la ténacité, des quantités excessi- ves de nickel favorisent la rétention d'austénite.
Si on utilise une quantité trop grande de chrome, il peut en résulter une rétention d'austénite, mais une qantité suffisante d' de ce chrome, avantageusement/au moins 0,12%, est nécessaire non seulement pour favoriser l'aptitude au durcissement mais éga- lement pour accélérer l'allure & laquelle l'acier devient sphé- roidique lors du refroidissement.
Le molybdène agit d'une ma- nière semblable au chrome, c'est-à-dire qu'il favorise l'aptitu- de au durcissement et accélère la vitesse de sphéroïdisation
Dans la gamme de compositions donnée ci-dessus, il est nécessaire de choisir la quantité exacte de chaque élément de ma- niére à rendre l'acier capable, lors d'une trempu à l'huile, de développer une dureté de surface d'au moins 62 Rc et, lors de la sphéroïdisation, de présenter une dureté non supérieure à 220 Brin.il.
Il est en particulier important de ne pas établir seulement la teneur de carbone, par exemple 0,6%, mais d'utiliser en même temps des quantités relativement petites des autres élé- .ente.
L'acier est de préférence d'une gamme de composition très étroite et contient de 0,67 à 0,8% de carbone, de 0,3 à 0,75 % de manganèse, du silicium en une quantité allant jusqu'à 0,4%, de 0,75 % à 1% de nickel, de 0,12 à 0,4% de chrome, et de 0,1 à 0,3% de molybdène, le restant étant du fer à part les im- puretés. la
Si l'acier n'est pas de/composition préférée qui vient d'être donnée, un contrôle plus rigoureux du traitement thermi- que est nécessaire pour assurer les résultats satisfaisante.
C' est ainsi que si la teneur de carbone est d'environ 0,64 ou 0,65%,
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il faut employer des températures d'austinitisation relativement élevées, par exemple de 1600 à 17fflYs En fait, un traitement de normalisation peut Être nécessaire avant l'austenitisation car un tel traitement peut assurer une aptitude plus élevés au durcissements
Les aciers suivant l'invention peuvent être rendus
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beaucoup plus rapidement Iph'r01diquel que Itacier AISI 52100* 13.
sont de préférence maintenus a une température lup'r1eure . la temp'ratu18 Ael mais inférieure à la température Acp avan- rageusement d'au moins environ 25 1 au-dessus de la température Ae1, pendant une période suffisamment longw pour former une fi-
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ne dispersion uniforme de carbure, dans une matrice dfaustinites Ceci est important afin que, lors d'un refroidissement en des- sous de la température Ae1, les particules puissent servir com-
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me noyaux pour une aphéroldite plutôt que pour une perlite lamel- laire. Un* gamme de températures d'environ 1365 à environ 1390 F. par exemple de 1375 F, pendant environ une dosai-heure par pouce de section convient très bien.
Les aciers sont alors refroidis à une allure qui peut atteindre 25 F par heure et qui, en tout
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cas# ne doit pas tire inférieure à 100? par heure, ofont-à-dire à une allure nettement plus rapide que celle nécessaire pour la sphéroldisation de l'acier AISI 52100. De plus, on a trouvé qut il n'est pas nécessaire de refroidir lentement jusque une tem-
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pérature inférieure à 120001 et, en fait, le refroidissement rela- tivement lent peut a 'arrêter lorsqu'une température de l'ordre de 1250 & 1200"? eat atteinte.
Après refroidissement, leo aciers sont trempes à partir de la température d'autténitisation* Une gamme avantageuse de températures dtauotdnitisation va de 1475 à l6cxJ ", une température de 1500 F ayant été trouvée très satis- faisant*, On peut employer des températures supérieures à 1600 F sans avantage particulier. Cependant, de telles températures plus élevées ne créent pas les difficultés d-écrites en ce qui concerne l'acier AISI 52100.
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Les aciers rendue sphéroïdlques suivant l'invention sont aisément usinés une dureté Brinell non supérieure à 200 étant facilement atteinte* En outre, la dureté de ces aciers,
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lorsqu'ils cent au4t4nitiode à 15000F# est au moins équivalente de colle de l'acier AISI 52100 durci à partir de .544 p, et cuvant meilleurs que pour cet acier Dt plus, des t tw de détrempe ont montré qu'il faut au moins 300 à 70U*houres à 35(JF pour que la dureté tombe d'une dureté Rookwtll de 64 ou 65 à 58, Ceci montre que les acier* utilisés suivant l'invention résistent à la étrempto
Des exemples d'aciers utilisés suivant l'invention sont donnée ci-aprés,
les compositions de ces aciers étant données au Tableau I suivant* TABLEAU 1.
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<tb>
Elément <SEP> -* <SEP> pour-cent*
<tb>
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Acier 0 Mu Si Ni or Mo Al soluble dans acide 0,65 0,53 0,21 O,d8 0,1' osai 0,021 B a, 67 0, 55 0, 26 0,89 bzz 0,21 0, ox4 C 0,70 0,55 0,28 0,84 0,13 0,24. 0,020 D 0,75 0,58 0,31 0,86 0,1' 0,19 0,015 1 0,78 0,43 0,25 0,90 0,1' 0,21 0,057 0,96 z44 as3 0,89 oel3 0,18 0, bzz
Dans chaque cas, le restant de l'acier était du fer à part les impuretés
On obuervera que l'acier A contient moine de carbone qu'il n'est désirable et que l'acier F contient trop de carbone et ne se situe donc pas dans le cadre de l'invention.
Des spécimens de chacun Ce ces aciers ont été norma-
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'lieds 1700QF,auat6nltieés à ]6)ooF av ensuite trompés en bout dans un dispositif de JomtnYIpr8 quoi la dureté est mesurée aux
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distances "J' standards de seizièmes de pouce à partir de 1' extrémité trempée* On obtenait une dureté Rockwell de 63 Re dans chacun de ces aciers au nombre de 16émas de pouce donné ci-aprés, à partir de 1* extrémité trempée A 5,5 D 10,5
10 e 9,5 10 F 6 On verra que l'acier A, qui contenait 0,65% de car- bone, montrait moins d'aptitude au durcissement que les acier.
C et D. L'acier B, qui contenait 0,67% de carbone et était à part cela de composition semblable à l'acier A, montrait une aptitude beaucoup plus élevée au durcissement. L'acier '.qui se situe en dehors du cadre de l'invention, montre une chute mar- quée de l'aptitude au durcissement, bien qu'il contienne la teneur la plus élevée de carbone
Certains autres exemples d'aciers suivant l'invention sont donnes au Tableau II.
TABLEAU II.-
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<tb> Acier <SEP> 0 <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> Ni <SEP> Or <SEP> Mo
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0 <SEP> 0, <SEP> 65 <SEP> 0,5 <SEP> 3 <SEP> 0,34 <SEP> 0,75 <SEP> 0,13 <SEP> 0,18
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> H <SEP> 0,72 <SEP> 0,76 <SEP> 0,44 <SEP> 1,0 <SEP> 0,13 <SEP> 0,24
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> I <SEP> 0,66 <SEP> 0,52 <SEP> 0,36 <SEP> 0,77 <SEP> 0,31 <SEP> 0,16
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> J <SEP> 0,75 <SEP> 0,73 <SEP> 0,36 <SEP> 0.90 <SEP> 0,43 <SEP> 0,23
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ' <SEP> K <SEP> 0,75 <SEP> 0,77 <SEP> 0,32 <SEP> 0,83 <SEP> 0,34 <SEP> 0,20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> L <SEP> 0,67 <SEP> 0,66 <SEP> 0,36 <SEP> 0,85 <SEP> 0,20 <SEP> 0,18
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> M <SEP> 0,64 <SEP> 0,19 <SEP> 0,15 <SEP> 0,73 <SEP> 0,13 <SEP> 0,14
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> 0,76 <SEP> 0,30 <SEP> 0,34 <SEP> 1,0 <SEP> 0,26 <SEP> 0,
21
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0 <SEP> 0,72 <SEP> 0,38 <SEP> 0,26 <SEP> 0,88 <SEP> 0,28 <SEP> 0,12
<tb>
Dans chaque cas on ajoutait environ 0,05% d'aluminium loris de la préparation de l'acier, le restant de celui-01 étant essentiellement constitué par du fers
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L'acier M se situe en dehors du cadre de l'invention Chacun des aciers donnés au Tableau II était homogénéi-
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si à 2.200ouf et ensuite forgé et laminé à une température de 1900 à 2000 F. Des spécimens de ces aciers étaient rendus aphdrol- diques en les maintenant à une température de 1375 F' pendant une heure et en les refroidissant ensuite à uhe allure de 100F,
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250F ou 50 P' par heure.
Un refroidissement contrôlé était air- raté à 1200 F, l'alimentation de chaleur au tour étant alors ar- rêtée, L'effet des différentes allures de refroidissement sur la dureté Brinell et sur les constituants micro-structurels dans la matrice de ferrite est donné au Tableau III pour les aciers I et J.
TABLEAU III.-
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m " - - m -
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<tb> Alliage <SEP> Allure <SEP> de <SEP> re- <SEP> Dureté <SEP> Structure <SEP> (carbure.).
<tb>
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froidissèment, Brinell "y/heure.
50 220-230 z aphéroldale + 20% lame- 3 aire 25 200215 95% epheroldale + 5% lamel- 10 185-200 100% aphéroïdale laire J 10 175-185 90% aph4roldale + 10% lamel-
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<tb> laire
<tb>
Ce Tableau montre qu'une allure de refroidissement de 109 F par heure eat tout à fait satisfaisante et que même à une allure de 25 F par heure, la dureté et la micro-structure désirées sont obtenues.
On a trouvé dans des tests d'usinage qu'il faut moins de temps pour forer l'un quelconque des aciers de l'invention jusqu'à une profondeur donnée que pour forer un spécimen de 1' acier AISI 52100 jusqu'à la même profondeur.
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Des spécimens rendus aphéroldiques des aciers du Ta- bleau II ont été trempes dans des tests de durcissement do Jominy à partir d'une température d'austenisation de 1500F, les lectu- res Rockwell C étant effectuées tous les 16émes de pouce/long de chaque spécimen. L'acier M, qui ne se situe pas dans le cadre de l'invention car il contient trop peu de manganèse, ne par-
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venait pas 8 monter une dureté atteignant 62 Br sur plue de 3 sels lésas de pouce à partir de l'extrémité et ,de ce fait, il n'avait pas la capacité nécessaire pour le durcissement. Tous les aciers suivant l'invention avaient des dureté, au moins aussi élevées que celle de l'acier AISI 52100, et les acier. E. H.
I et n développaient des duretés supérieures à celle de l'acier AISI 52100.
L'aptitude au durcissement était accrue lorsque les spécimens étaient trompés à partir d'une température plus élevée à savoir de 1500 F,
Les températures Ae1 et Acm des acier. suivant l'in- vention varieront jusqu'à un certain point d'une composition particulière à une autre. Généralement, le* températures Ae1 des aciers sont d'environ 1340 F et les température* Acm sont d'en-* viron 14100F. La période de maintien durant le cycle de recuit de sphéroidisatin peut varier, bien que même avec des épaisseurs de section de moins d'un pouce, le temps de maintien devrait être d'au moins une heure.
Evidemment, on peut employer de plus lon- gues périodes, le point important étant que l'opération de main- tien soit menés pendant une période de temps suffisante pour for- mer la fine dispersion uniforme de carbure dans une matrice d' austénite.
Les aciers suivant l'invention, et spécialement ceux se situant dans les gammes préférées de compositions, ont des températures Ma avantageusement élevées* On ne rencontre aucun problème concernant une retenue d'austénite Par exemple, aucune austénite retenue décelable n'a été trouvée, lors d'une analyse par rayons ï de l'acier B, après qu'il a été normalisé à 1700 F, austénitisé à 1600 F et trempé à l'huile. Cependant, lorsque 1' acier F était traité de la même façon, il montrait une rétention d'austénite d'environ 38% lors d'un examen aux rayons X. En ou- tre, l'acier F montrait des craquelures superficielles, tandis que l'acier B non présentait pas.