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La présente invention est relative à des aciers inoxydables qui sont susténitiques à l'état recuit. L'in- vention concerne plue particulièrement! les aciers de ce type dans lesquels la Majeure partie de l'auasténité est transformé* en martneiste par travail à froid ou écrouis- sage, de facon à augmenter à des valeurs extrêmement 'le- vées la limite élastique et la résistance à la traction des acier *
Une qualité standard d'acier austénitique eat la qualité AISI type 301,
également connue sous le nom de qua- lité 17-7 car sa teneur nominale en chrome est de 17 % et sa teneur nominale en nickel est de 7 %* Le chapitre inti- tulé "Wrought Stainlees Steels " du " Metale handbook" pour l'année 1961 publié par "The merican Sociéth for Metale " donne,à la page 416, une liste des propriétés de l'acier inoxydable de type 300 à l'état recuit et à l'état écroui* La limite élastique à 0,2 d'allongement permanent de l'a- cier classique de type 301 est d'environ 2.320 kg/om2, ce qui est typique d'un acier austénitique. Toutefois, le travail à froid de cette qualité augmente fortement son propriétés mécaniques.
Si l'aoier est réduit à froid d'en- viron 45 % à 50 %, sa limite élastique est augmentée jus- que atteindre 14*060 kg/om2. Le tavail à froid trans - forme une portion de l'austénite en martensite, et on consi- cère que le renforcement prononcé ont causé par la précipi- tation de Martensite le long des plane de glissement de l'alliage.
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Bien qu'il soit possible de traiter certains aciers inoxydables austénitiques connue de façon à obtenir des limites élastiques quelque peu supérieures à 14*060 gk/ cm2, cette haute performance nécessite ou des modifica - tions onéreuses de la composition de l'acier, ou des trai- tements onéreux. Il serait désirable de pouvoir disposer d'un acier pas plus complique, chimiquement parlant, que le type 301 mais ayant une limite élastique de l'ordre de 17.575 à 21.090 kg/cm2.
En conséquence, l'invention a pour objet un acier inoxydable simple chrome-nickel ayant une limite élastique et une résistance élevées à l'état travaillé à froid ou éoroui, et présentant des propriétés normales à l'état recuit.
On a trouvé que des limites élastiques et des résistances à la traction très élevées étaient présentées par des aciers réduits à froid d'une composition similaire à celle du type 301. si les teneurs en carbone et en nickel sont ajustées l'une par rapport à l'autre d'une manière qui on va décrire.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, la Fig. 1 représente graphiquement la relation entre carbone et nickel dans des aciers selon l'invention, et la Fig.2 représente les effets de modifications dans la teneur en nickel sur la limite élastique d'un acier selon l'invention. les aciers selon l'invention contiennent de 3,5 % à 6,6 de nickel et de 0,05 à 0,15 % de carbone, la teneur en nickel se trouvant à l'extrémité la plus faible de sa gamme lorsque la teneur en oarbone est située à l'extrémité la plus élevée de sa gamme, et vice-versa, de sorte qu'on peut dire de ces éléments qu'ils sont ajustés de façon à
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être inversement proportionnels l'un par rapport à l'au-
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tre.
L'acier contient du manganèse en 1,. quantités gré- néralement présentée dans les aciers inoxydables austéniti- queue de la série AISI 300, c'est-à-dire en quantité non su- périeure à 2 % et, de préférence, comprise entre 0,90 et 1,10 %. Il y a, de même, présence de silicium, en des quan- tités généralement rencontrées dans des aciers classiques
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de cette série, c'eat-à-dire, en des quantités non supé- rieures à. 1 % environ et, de préférence, comprises entre
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0,50 et 6i,?a 5*.
La teneur en azote est généralement com- prise en,tre 0#05 et 0910 %* les métalloïdes, tels que le phosphore et le soufre, ainsi que d'autres impuretés pos- sibles mont présentes en quantités normales, ii faut qu'il y ait 'présence d'une quantité suffisante de chrome pour rendra l'acier austénitique à l'état recuit, mais la teneur
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en chrome ne dépasse pas 18 . La teneur minimale en chro- me (&ut habituellement de 16 .
On sait que, dans les aciers austénitique. de la série AISI 300, le chrome et le nickel, sont, dans certaines limites, interchangeables, et, dans les aciers selon l'in- vention, ils sont interchangeables dans une certaine mesure*
Dans les limites indiquées ci-dessus pour ces é-
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lémente, on trouve que le chrome et le nickel, peuvent être interohangéa dans la proportion de 1,4 de chrome pour z de nickel. En raison de cette interchangeabilité,il a été jugé commode, dans les paragraphes qui suivent, d'étudier la dépendance deu propriétés physiques sur la chimie des a- oiers selon l'invention à l'aide des expressions @ nickel
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ajusté 0 ou " pourcentage ajusté de nickel '".
Le " nickel ajusté * est la teneur réelle en nickel de chaque acier traité, diminuée ou augmentée d'une quantité dépendant de la différence entre la teneur réelle en chrome de l'acier
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et la valeur 17#4 %# la proportion entre chrome et nickel étant celle indiquée plus haut.
Au fur et a Meaure qu'on augmente la teneur en carbone des acier* selon l'invention, et qu'on abaisse de façon correspondant* la teneur en nickel, le* acier* devien- nent de plus en plus difficiles à travailler à l'état recuit, de sorte que la limite supérieure pratique de la teneur en
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carbone est de 0,9 , la limite Inférieure pratique cor- respondante de la teneur en nickel étant de 5,5 .
Dans le Tableau 1, on a indique les désignations et compositions d'un certain nombre de coulées d'acier se- lon l'invention, ainsi que de plusieurs coulées en dehors du cadre de l'invention. Dans le Tableau 2 on a donné les propriétés physiques pertinentes des acier* du Tableau 1,
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à la fois à l'état recuit et après réduction à froid de 5*! Sur la Fig. 1 on a porté la teneur en carbone en fonction de la teneur ajustée en niokel de ces aciers* Les acier*
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selon l'invention, qui sont identifiée par des cercles, alins- orlyent à l'intérieur de la zone a-b-o-d-e délimitée sur la lige 1. Les aciers en dehors de l'invention sont indi- quée par des croix.
Il est bien évident pour les spécialie- tes de la technique que les tracé. délimitant la zone a-b-c- d-e ne peuvent être située de façon précisecar une propri- été physique telle que la limite élastique de l'acier ne peut être mesurée qu'avec un assez bon degré de reproducti-
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bilïtée En outre, la modification de la limite élastique en fonction de la modification de composition de l'acier n'est pas abrupte,comme on peut l'observer d'après la Fig. 2.
Sur cette Fig. 2, on a porté la limite élastique en fonction de la teneur ajustés en nickel pour des acier* des Tableaux 1 et 2 contenant 0,07 de oarbone et travaillés à froid de façon à être réduit de 55 %.
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Le Xableau 2 montre que les aciers inscrite à l'intérieur de la zone A-b-0-4-a de la eî8t 1 ont des Il- mites élastiques, à l'état recuit, inférieur à 2.810 kg/cm2, c'est-à-dire que les aciers sont tous au - tênitiquens Le mémon acier*, après avoir été réduit* k froid d'environ 50 et présentent tau de limites élasti - que. supérieure à 17.575 kg/om2 environ.
Les acier* hors de la zone a-b-e-d-o ou bien présentent des limites éles- tiques supérieures à 2.810 kg/cm2 environ à l'état recuit, montrant ainsi qu'ils ne sont pae auuténitiquea, ou bien présentent des limites élastiques intérieures à 17.575 ka cm2 à l'état travaillé à froid, ou les deux.
EMI5.2
La F ig. 2 illustre les hautes résistances obtenues avec un acier à 0,07 de carbone si. ea teneur en nickel est ajustée de façon critique par rapport à sa teneur en
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carbone, selon l'invention. es aciers portée sur la ?in.2 qui sont auetônit1que. à l'état recuit sont indiquée par des cercles, tandis que ceux qui ne sont pas austénitiques à l'état recuit sont indiqués par des croix.
La Fig. 2 montre qu'un acier a 0,07 de carbone présente une limite élastique maximale pour une teneur ajustée en
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nickel de 5#4 e environ. Cette limite élastique est aux environs de 19*330 kg/om2 pour l'acier travaillé à froid, mail. à l'état recuit, l'acier a une limite élastique in-
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t.rieur. de 2<610 kjg/om2.
La il. 2 montre que la limite élastique de l'acier à l'état travaillé à froid tombe au fur et à mesure qu'on augmente ou qu'on,diminue la teneur ajustée en nickel par rapport à sa valeur critique pour la teneur donnée en carbone.
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TABLEAU i
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Î9u1.ée c 1dn P S Si Cr Ni ni :1 (ajU8't;i) 2771 0,09 1,06 0,007 0,012 0,60 ''Ts#0 6,20 r 10 0,088 2773 0,11 0,98 0,012 0,016 0,51 17.43 5rlt# - 0,062 2774 0,11 0,95 0,011 0,017 0,53 17.33 5,80 - 0,064 2775 0,09 0,86 0,008 0,012 0,48 Ts2fl 6,30 - 0,098 2776 0,10 0,97 0,011 0,017 0,58 16,20 4,55 3,65 0,063 2777 0,13 0,95 0,009 0,017 0,58 16,24 4,85 3 r 95 0,061
EMI6.2
<tb> 2778 <SEP> 0,10 <SEP> 0,89 <SEP> 0,010 <SEP> d,016 <SEP> 0,54 <SEP> 16,17 <SEP> 5,10 <SEP> 4,20 <SEP> 0,063
<tb> 2779 <SEP> 0,11 <SEP> 0,83 <SEP> 0,011 <SEP> 0,017 <SEP> 0,51 <SEP> 16,07 <SEP> 5,55 <SEP> 4,65 <SEP> 0,058
<tb> 2835 <SEP> 0,07 <SEP> 1,12 <SEP> 0,005 <SEP> 0,016 <SEP> 0,65 <SEP> 15,80 <SEP> 4,63 <SEP> 3,84 <SEP> 0,061
<tb> 2836 <SEP> 0,07 <SEP> 1,09 <SEP> 0,005 <SEP> 0,016 <SEP> 0,65 <SEP> 15,80 <SEP> 4,91 <SEP> 4,13 <SEP> 0,060
<tb> 2837 <SEP> 0,
07 <SEP> 1,03 <SEP> 0,004 <SEP> 0,016 <SEP> 0,62 <SEP> 15,74 <SEP> 5,36 <SEP> 4,57 <SEP> 0,061
<tb>
EMI6.3
2838 0,07 0,98 0,005 0,017 0,57 15,66 5,54 : s?3 0,060
EMI6.4
<tb> 2839 <SEP> 0,07 <SEP> 1,18 <SEP> 0,004 <SEP> 0,016 <SEP> 0,64 <SEP> 17,22 <SEP> 5,09 <SEP> 4,90 <SEP> 0,065
<tb> 2840 <SEP> 0,07 <SEP> 1,03 <SEP> 0,004 <SEP> 0,015 <SEP> 0,64 <SEP> 17,19 <SEP> 5,47 <SEP> 5,28 <SEP> 0,067
<tb>
EMI6.5
2841 0,07 1,02 0,005 090-14 0,64 17,04 zist5 5,56 0,064 2842 0,07 1,07 0,005 0,015 0,56 17,10 6,03 5,84 0,061 2843 0,07 1,11 0,005 0,014 0,65 l7t8O 5su 5s3fl 0,075 2844 0, out 1,09 0,005 0,013 os63 17,79 5,54 5,75 0,073
EMI6.6
<tb> 2845 <SEP> 0,06 <SEP> 1,05 <SEP> 0,004 <SEP> 0,014 <SEP> 0,64 <SEP> 17,65 <SEP> 6,00 <SEP> 6,21 <SEP> 0,069
<tb>
EMI6.7
2846 0,07 1,02 0,005 0,014 t,b3 17,59 6,48 6,69 0,
067
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TABLEAU 2
EMI7.1
<tb> RECUIT <SEP> LAXINE <SEP> A <SEP> FROID
<tb> oulée <SEP> Limite <SEP> élastique <SEP> Résistance <SEP> allongement <SEP> Limite <SEP> Résistance <SEP> AllongeH <SEP> à <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> d'allon- <SEP> à <SEP> la <SEP> rup- <SEP> élastique <SEP> à <SEP> la <SEP> rup- <SEP> ment
<tb> gement <SEP> permanent <SEP> ture <SEP> à <SEP> 0,2 <SEP> % <SEP> ture
<tb> kg/cm2 <SEP> kg/cm2 <SEP> % <SEP> d'allonge- <SEP> kg/cm2 <SEP> %
<tb> ment <SEP> permanent
<tb> kg/cm2
<tb> 2771 <SEP> 2. <SEP> 691 <SEP> 9.965 <SEP> 45.5 <SEP> 18.384 <SEP> 18.630 <SEP> 4.0
<tb> 2773 <SEP> 2.671 <SEP> 10.880 <SEP> 37.5 <SEP> 19.046 <SEP> 19.666 <SEP> 5.
<SEP> 44
<tb> 2.664 <SEP> 10.546 <SEP> 43.5 <SEP> 18.725 <SEP> 19.544 <SEP> 5.4
<tb> 2774 <SEP> 2.139 <SEP> 8.927 <SEP> 47,0 <SEP> 18.793 <SEP> 19.181 <SEP> 5,8
<tb> 2775 <SEP> 2.338 <SEP> 9.952 <SEP> 51.0 <SEP> 18.530 <SEP> 19.101 <SEP> 3,0
<tb> 2776 <SEP> 2. <SEP> 328 <SEP> 14.898 <SEP> 12.5 <SEP> 21.175 <SEP> 21.478 <SEP> 3.0
<tb> 2777 <SEP> 3.042 <SEP> 14.296 <SEP> 13.0 <SEP> 20.529 <SEP> 20. <SEP> 706
<tb> 2778 <SEP> 2. <SEP> 416 <SEP> 12.987 <SEP> 19.0 <SEP> 20.027 <SEP> 20.162 <SEP> 2. <SEP> 5
<tb> 2.783 <SEP> 13.327 <SEP> 19.0 <SEP> 19.934 <SEP> 19.950 <SEP> 2. <SEP> 5
<tb>
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EMI8.1
TABLEAU z ( suite:
)
EMI8.2
!'J'
EMI8.3
RECUIT ****** * 1"lit..1.Ul Coulée Idmite élas- Msistan- Allonge- limite élas- Résistance Allongt Il* tique 0,2 rup- ment tique 0,2% rupd'allonge- ture d t allongement tu.:-.
EMI8.4
<tb> ment <SEP> perma- <SEP> permanent
<tb>
EMI8.5
nent cm2 c. kg/=2 kg/CM2 kg/=2 kg/cm2 Zân 11.478 24.0 20.061 20.301 2,0 2.604 12.596 20.5 20.327 20.432 '.0 2835 6.350 13.455 9.5 17.960 17.960 3.5 2836 6.119 13.161 35.5 18.013 18.226 4.1 5.075 13 240 10.0 17.370 17 .841 4.1 2837 4.634 13.439 12.5 17.966 18.171 4.5 4.903 13.768 12.5 17.809 18.230 4.5 2838 5.266 13.952 11.5 18.158 18-300 4.7
EMI8.6
<tb> 4.098 <SEP> 13.842 <SEP> 11.5 <SEP> 17.976 <SEP> 18.C07 <SEP> 4.
<SEP> 7
<tb>
EMI8.7
2839 3.196 12.775 12.5 18.393 18.807 4.9 4.634 13-439 12.0 18.648 18.677 4.9 2840 2.419 11.563 27.0 19.110 19.203 5.2
EMI8.8
<tb> 2.345 <SEP> 11.481 <SEP> 30.0 <SEP> 18.724 <SEP> 18.844 <SEP> 5. <SEP> 2
<tb> 2841 <SEP> 2.357 <SEP> 10.390 <SEP> 32.5 <SEP> 19.166 <SEP> 19.380 <SEP> 5. <SEP> 5
<tb>
EMI8.9
2.353 10.652 32.0 19-025 19.576 5.5 2842 2.370 10.404 37.5 17.642 17-923 5.8
EMI8.10
<tb> 17.940 <SEP> 18.158 <SEP> 5.
<SEP> 8
<tb>
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TABLEAU 2 ( suite )
EMI9.1
<tb> gement
<tb>
EMI9.2
<tb> RECUIT <SEP> LAXZNE <SEP> A <SEP> FROID
<tb> Coulé* <SEP> limite <SEP> élan- <SEP> Ré <SEP> sistan- <SEP> Allonge- <SEP> Limite <SEP> é <SEP> las- <SEP> Résistance <SEP> Allon
<tb> N <SEP> tique <SEP> à <SEP> 0,2 <SEP> % <SEP> ce <SEP> à <SEP> la <SEP> rup- <SEP> ment <SEP> tique <SEP> à <SEP> 0.2 <SEP> % <SEP> à <SEP> la <SEP> rup- <SEP>
<tb> d'allonge- <SEP> toure <SEP> d'allongement <SEP> turc
<tb> ment <SEP> perma- <SEP> permanent
<tb> nent
<tb> kg/ca2 <SEP> kg/cm2 <SEP> % <SEP> kg/cm2 <SEP> kg/cm2 <SEP> %.
<tb>
2843 <SEP> 2.401 <SEP> 11.184 <SEP> 29. <SEP> 5 <SEP> 18. <SEP> 608 <SEP> Î8.865 <SEP> 5.3
<tb> - <SEP> 19.169 <SEP> 5.3
<tb> 2844 <SEP> 2.512 <SEP> 10.448 <SEP> 42. <SEP> 0 <SEP> 18.676 <SEP> 18.933 <SEP> 5. <SEP> 75
<tb> 2.411 <SEP> 10.184 <SEP> 35.0 <SEP> 17.973 <SEP> 18.480 <SEP> 5. <SEP> 84
<tb> 2845 <SEP> 2.661 <SEP> 9. <SEP> 850 <SEP> 41. <SEP> 5 <SEP> 17.587 <SEP> 17.944 <SEP> 6. <SEP> 2
<tb> 2.671 <SEP> 9.772 <SEP> 43. <SEP> 0 <SEP> 18.139 <SEP> 18.463 <SEP> 6. <SEP> 2
<tb> 2846- <SEP> - <SEP> - <SEP> 17.183 <SEP> 17.469 <SEP> 6. <SEP> 6
<tb> @ <SEP> 16. <SEP> 746 <SEP> 17.166 <SEP> 6. <SEP> 6
<tb>
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La limite élastique de l'acier à l'état recuit augmente de même au fur et à mesure qu'on diminue la te- neur ajustée en niokel par rapport à sa valeur critique.
On pourrait tracer des courbes similaires pour de$ aciers ayant d'autres teneur* en carbone selon l'invention.
L'équation suivante obtenue empiriquement donne la relation entre carbone et niokel fournissant la limite élastique maximale dans les aciers selon l'invention Ni . 8,3 % - 31(% 0) Cette équation est portée sur la Fig. 1 tous forme d'un tracé discontinu.
Bien entendu, l'invention n'est paa limitée aux modes de mine en oeuvre représentés et décrits qui n'ont été donnée qu'à titre d'exemples* REVENDICATIONS*
1.
Acier allié caractérisé en ce qu'il a une limite élastique non inférieure à 17.575 kg/om2 lorsque l'acier est réduit à froid d'environ 55 % et est consti - tué par de 3,5 à 6,6 environ de nickel, de 0,05 à 0,15 % environ de carbone, par pas plus de 2 % de manganèse,par pas plus de 1 % de silicium, par une quantité de chrome suffisante pour rendre l'acier austenitique à l'état recuit mais non supérieure à 18 % environ, le restant étant cons- titué par du fer et des impuretés accidentelles présentes en quantités normales, les teneurs en nickel et en carbone étant ajusté es de façon à être inversement proportionnel- les l'une par rapport à 1.'autre.