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"Perfectionnemente aux aciers au chrome-nickel-
Des aciers âusténitiques au chrome-nickel, con- tenant: environ 18 % de chrome et li à 12 % de nickel, sont courammentutilisés pour former des objets à partir d'une tôle par pression à froid. Dans cette opération, la tôle peut être conformée entièrement par emboutissage ou entièrement pur étirage ,mais en
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utilise plus courament à la fois un emboutissage* et un étirage. ,11'est par conséquent important
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Hr ir'.' qur' doi t- être - utilisé pour une conforma- aion par une pressiou à froid montre àla fois une bonne aptitude à l'emboutissage et une bonne- aptitude à la conformation par. étirage.
On a cependant trouvé que ces propriétés, sont inversement proportionnelles, Un' acierqui présente une bonne aptitude à .1.' emboutisse-
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ge ayant généralement une mauvaise aptitude à la 'c'D nf 0 r-, dation'' par tir8;e' ,t vice versa.
De ce fait','.alor9 , ' que l'aptitude à l'emboutissage d'un acier contenant
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18 de chrome ét,"9 ':4e- nick::'-st..m't!uJ),jÍ61:e,- /v -;;j ;v'- ####?-#. ,;t':-..;' ¯i' '""-'# ' - ' ;"i-. ''' #' -rvV ;{:#;-#? >;>5- var.t la. teneur de nickel jusqu'à 12 %, son aptitude
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##': -j '''#; r .'. ' V :;, ...,........ i:*! #.i.:c>H1- r, ":4 la oo1 'rma'tion,rpr étirage est, pâr.' la;3ame occasion, (t': .''.-f". '... f':.. -:;'!1,.J-f ... \ '4,'... .' ''''''''' A,..l""',:,...' -'.." '.'! '.to1"temnti "dimic.ùèè' 1. :., , .," ":. ;h;,s .%?..p; #;##,' #,l-v; ""- V ';..L;- .#-##3!,'"-,-\ ',..1' #'.;'#.#": ".'#'# ;'..:,'< y; ; t.- :'#.# "? -#{-#'# #Hc'" <>:
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Pour atteindre las propriétés améliorées, il est essentiel
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::Q}1,t il':,., ait du"?o-r!" ÓUI-du zireonium'non'combinés ou les deux et, suivant l'invention, des ôbjètsî bu dea # '#(--##> ,.>!'-'.",.':-\¯'''';:.';;.,4'..'rj,....;".. :;{;' ."r'1';"4k .'!--.. !'\ #pioces 'Sont, en conséquence, conformés., par pression à froid à partir de flàna çilun acier :auat'é:ii"tlque: . - à froid' partir de flans :..., ..."'r.5, ...r; austénitique- # -au chrome-nickel auquel on ajoute du bore en une.
.quantité,allantjusqu'à0,1%, du zirconiumenunequantité allant jusqu'à 0,5 % ouune addition combinée' debore et de zirconium atteignait les deux quantités
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' susdites/ de manière à laisser du bore ou du zirconium' non combinés ou les deuz: dans l'acier. ' [* , '4: ; .. " .... ":r' ''Ï
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On a fait précédemment de nombreuses propn- aitions pour introduira du bore dans des aciers inoxydables au@énitiques en vue d'améliorer leur aptitude au travail à chaud, leur aptitude à la trempe, leurs propriété? de fluage et leur résistance à la corrosion.
Cependant, dans la fabrication industrielle d'aciers/Contenant du bore, aucune atten- tion spéciale n'a été apportée à la teneur d'azote qui constitue l'élément principal se combinant avocate bore et le zirconium en les rendant inefficaces pour les besoins de l'invention. Un acier pour tôle typique du marché, que l'on utilise pour des opérations de pression à froid, ne contient pas plus de 0,004 % de bore et de 0,025 à 0,04 % d'azote, c'est-à-dire une quantité plus que suffisante d'azote pour se com- biner avec tout le bore présent.
Dane la mise en oeuvre de la présente in- vent ion, il faut veiller à ajouter une quantité suffi- sante de bore ou de zironnium ou des deux, pour laissa du bore résiduaire ou du zirconium r6siduaire dans 1'scier, à l'état non combiné avec l'azote. Pour éviter des additions inutilement importantes de bore.ou de zirconium, la quantité d'azote présente n'exède de préférence pas de 0,01 à 0,02 %. De l'azote ne devrait, par conséquent, pas être ajouté aux aciers et il est de préférence absent.
S'il y a de J'azote, il est préférable de prévoir une addition d'alumidum à l'acier, par exemple en une quantité de 0,05 à 0,15 % ou même jusqu'à 0,5 %, avant d'ajouter la cere ou le zirconium, afin que lluminium sa combine avec une certaine quantité de l'azoto. Lorsque ce-,ci est
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fait, ou si l'acier est pratiquement exempt d'azote, on a trouvé qu'une teneur résiduaire de bore d'au moins 0,005 % ou une teneur résiduaire de zirconium d'au moins 0,01 % est efficace.
C'est ainsi que les aciers peuvent contenir de 0,005 à 0, 1% de bore non combiné ou de 0,01 0,5 % de zirconium non combiné, ou à la fois du bore et du zirconium en les quantités précitées.
L'addition préférée de bore est de 0,01 à 0,05 % ,ce qui, lorsqu'il n'y a pas de "ramassage" de bore durant les opérations de fusion et de coulée, laissent normalement une teneur résiduaire de bore de 0,005 à 0,03 % dans l'acier. Bien que des quantités résiduaires plus importantes de bore, allant jusqu'à 0,1 %, n'affectent pas les propriétés de conformation à froid de l'aoier, elles peuvent nuire à son aptitude au forage à chaud. La quantité de zirconium ajoutée est de préférence de 0,05 à 0,2%, ce qui donne généralement une teneur résiduaire de zixconium de 0,03 à 0,1 %.
Le bore et le zirconium sont de préférence ajoutés à l'acier en fusion dans le four ou dans la poche de coulée après que les additions normales d'alliage ont été faites et peu avant la coulée, ce bore et ce zirconium pouvant être ajoutée so@s la forme d'alliages d'addition standards, par exemple Fe-B, Ni-B, Mn-B, Ni-Al-Zr, Ni-Zr, Si-Zr et Fe-Si-Zr.
Les alliagesd'addition sont de préférence enveloppés dans une feuille de nickel et plongés dans le métal en fusion.
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Les aciers austénitiques que l'on peut utiliser suivant l'invention contiennent 12 à 20 % de chrome, 7 à 18 % de nickel et jusqu'à 0,3 % de carbone, ainsi que d'autres éléments accidentel*, des oxydants et impureté en les quantités couremment présentes dans de tels aciers, le restant étant co titué par du fer. De tels éléments accidentels sont le molybdène en des quantités allant jusqu'a 5 %, le cuivre en des quantités allant jusqu'à 5 %, le titane en des quantités allant jusqu'à 1 % et le niobium ou le tantale ou les deux en une quantité totale allant jusqu'à 2 %.
La teneur totale d'éléments formateurs d'austénite doit évidemment 8tre suffisamment élevée pour assurer que les aciers soient austéniques de façon stable aux températures ordinaires et, en l'absence d'autres agents formateurs d'austénite, la teneur totale de nickel et de chrome devrait par conséquent être d'au moins 24 %. Les désoxycants ordinaires sont le silicium et le manganèse en des quantités allant jusqu'à 2% chacun, et, comme mentionné précédemment, il peut y avoir également une quantité allant jusqu'à 0,5 % d'aluminium. Les aciers contiennent avantageusement 8 à 16 % de nickel, 12 à 20 % de chrome et 0,02 à 0,15 % de carbone.
Si les aciers contiennent plus de 0,5% de titane, leur teneur de silicium n'excede de préférence pas 1%, car des teneur plus élevées tendent à rendre ces aciers cassants.
Les opérations de conformation à la presse à froid par lesquels des objets peuvent être formée en partant de tôles d'acler suivant, l'invention sont les opérations à la presse, l'estampage et d'autres procédés similaires de déformation, supposant à la fois
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un emboutissage et un étirage de la matière en tôle.
Bien que cesprocédés sotent généralement mis en oeuvre à la température ambiante, on peut utiliser une température quelque peu supérieure, par exemple allant jusqu'à envirou 400 *0..pourvu que la tem- pérature de recristallisation de l'acier ne soit pas dépassée.Les propriétés améliorées dee 'aciers de l'invention permettent l'augmentation de la pro- ; fondeur de pression possible en une seule opération, avant qu'un recuit ne soit nécessaire. De la sorte, pour des objets demandant plusieurs phases de pression, le nombre des opérations peut être réduit.
D'aptitude à l'emboutissage d'un acier est mesurée par son diamè- : tre de flan critique qui est le diamètre du plus grand flan circulaire qui peut être embouti enre un poinçon et une matrice annulaire dans une machine standard ; de Erichaen pour former une coupelle complète sans échec par rupture de la tôle. Une mesure de l'aptitude à la conformation par étirage est donnée par la profon- deur de coupelle, c'est-à-dire le profondeur de pé- nétration à laquelle une fracture se produit dans des tests à coupelle, réalisés suivant la spécification Euronorm 14-58. Dans ces teste, un poinçon à nez rond est pressé dans une tôle de la matière dans une machine de Erichsen,
tandis que la tôle est solidementmaintenue suivant sa¯périphérie. Un indice de l'aptitude globale de la matière à la conformation par pressage à froid est fournie par la somme des valeurs du diamètre de flan critique et de la profondeur de coupelle, ces deux valeurs étant mesuré@@ en millimètres.
L'amélioration des propriétés de conformation à froid, telles que mesurées par ces tests, résultant
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de l'addition de bore ou de zirconium aux aciers, est montrée auxtableaux I et II ci-après et au dessin annexé, dans lequel les valeurs du diamètre de flan critique sont données en ordonné par rapport à la profondeur de coupelle donnée en agisse. Dans chaque cas, les aciers ont été fondus à l'air et désoxydés par des additions de 0,3 % de silicium et 1% de manganèse.Lorsqu'on indique au tableau I des additions d'aluminium, de bore, ou de zirconium, ces additions ont été fcites en ajcutant d'abord l'aluminum, puis le bore ou le zirconium.
La masse fondue ast ensuite coulée en lingots qui sont convertis par forçage et laminage à chaud à 1.150 C en tôles d'une épaisseur pouce de 0,070 à 0.100 de/. Les tôles ont ensuite été recuit*-, pendant 10 minutes à 1.090 C, refroidies à l'air et décapées dans une solution aqueuse conte- nant 20 % d'acide nitrique et 5 % d'acide fluorhydrique.
Elles ont ensuite été laminées à froid à une épaisseur de 0,036 pouce, recuites pendant 10 minutes à 1090 C, refroidies à l'air et à nouveau décapées. Des testa d'em- boutissage et de conformation par étirage ont été réalisés sur des tôles dans cot état, en utilisant une grosse de graphite comme lubrifiant.
Les comportions analysées des aciers sont données au tableau I, les chiffres donner entre parenthèses après lesteneuns de bore et da zirco- nium étant les quantité réelles ajoutées à la -lasse fondue. Les alliage:. 8-10, 13, 14, 18 et 19 scat
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de3 alliages suivant l'invention, tandis qua les aë?! ne le sont pas. Le tableau II dorme les valeur diamètre de flan critique et de la proton ainsi que l'indice d'aptitude à la coaïf*
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obtenu par l'addition du diamètre de flan critique et da la profondeur de coupelle.
Au dessin annexé, les points sont numérotés pour correspondre aux alliages des tableaux. La ligne brisée sépare les aciers suivant l'invention, ces aciers se situant au-dessus et à la droite de cette ligne ,de ceux qui ne sont pas suivant l'invention.
TABLEAU I
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<tb>
<tb> Acier <SEP> Composition <SEP> en <SEP> poida <SEP> @
<tb> No. <SEP> Cr <SEP> Ni <SEP> 0 <SEP> Al <SEP> B <SEP> Zr <SEP> N <SEP> Fe
<tb> 1 <SEP> 18,1 <SEP> 8,7 <SEP> 0,05 <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,23 <SEP> le <SEP> restai
<tb> 2 <SEP> 18,2 <SEP> 8,7 <SEP> 0,05 <SEP> 0,01- <SEP> - <SEP> 0,018
<tb> 3 <SEP> 17,6 <SEP> 9,8 <SEP> 0,06 <SEP> 0,01- <SEP> - <SEP> 0,22
<tb> 4 <SEP> 17,8 <SEP> 9,9 <SEP> 0,16 <SEP> <0,01 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,017 <SEP> ' <SEP>
<tb> 5 <SEP> 19,1 <SEP> 9,9 <SEP> 0,16 <SEP> 0,004 <SEP> - <SEP> - <SEP> (0,02 <SEP> "
<tb> 6 <SEP> 19,2 <SEP> 10,0 <SEP> 0,16 <SEP> 0,017 <SEP> - <SEP> - <SEP> (0,02
<tb> 7 <SEP> 19,0 <SEP> 10,0 <SEP> 0,14 <SEP> 0,18 <SEP> - <SEP> - <SEP> (0,02
<tb> 8 <SEP> 19,19 <SEP> 10,05 <SEP> 0,12 <SEP> 0,11 <SEP> 0,007- <SEP> (0,02 <SEP> "
<tb> (0,01)
<tb> 9 <SEP> 18,9 <SEP> 10,6 <SEP> 0,13 <SEP> 0,
07 <SEP> 0,021- <SEP> (0,02 <SEP> "
<tb> (0,05)
<tb> 10 <SEP> 18,98 <SEP> 10,0 <SEP> 0,12 <SEP> 0,15 <SEP> - <SEP> 0,086<0,02 <SEP> "
<tb> 11 <SEP> 17,8 <SEP> 12,2 <SEP> 0,05 <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,22
<tb> 12 <SEP> 17,8 <SEP> 12,0 <SEP> 0,06 <SEP> 0,01 <SEP> - <SEP> 0,016
<tb> 13 <SEP> 18,7 <SEP> 12,1 <SEP> 0,06 <SEP> 0,12 <SEP> 0,008- <SEP> (0,02
<tb> (0,01)
<tb> 14 <SEP> 18,4 <SEP> 12,5 <SEP> 0,0630,1 <SEP> 0,024- <SEP> <0,02
<tb> (0,05)
<tb> 15 <SEP> 19,1 <SEP> 12,0 <SEP> 0,12 <SEP> 0,004 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,02
<tb> 16 <SEP> 19,1 <SEP> 12,0 <SEP> 0,17 <SEP> 0,018 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,02
<tb> 17 <SEP> 19,9 <SEP> -11,9 <SEP> 0,12 <SEP> 0,17 <SEP> - <SEP> - <SEP> (0,02
<tb> 18 <SEP> 18,9 <SEP> 12,1 <SEP> 0,12 <SEP> 0,07 <SEP> 0,008- <SEP> 0,02
<tb> (0,01)
<tb> 19 <SEP> 18,2 <SEP> 13,1 <SEP> 0,11 <SEP> 0,14 <SEP> - <SEP> 0,06<0,
02
<tb>
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y comprit de petites quantités de manganèse, /silicium et d'impuretés.
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<tb>
<tb>
Aptitude <SEP> à <SEP> Aptitude <SEP> à <SEP> la <SEP> Indice <SEP> d'aptitude
<tb> l'emboutissage <SEP> conformation <SEP> à <SEP> la <SEP> conformation
<tb> Acier <SEP> (diamètre <SEP> de <SEP> par <SEP> étirage <SEP> à <SEP> froid <SEP> (diamèflan <SEP> critique, <SEP> mm) <SEP> (profondeur <SEP> de <SEP> tre <SEP> da <SEP> fias, <SEP> exi-@
<tb> coupellemm)' <SEP> tiquer <SEP> prodemdeux
<tb> de <SEP> coupelle
<tb> 1 <SEP> 67,5 <SEP> 11,80 <SEP> 80,30
<tb> 2 <SEP> 66,5 <SEP> 13,74 <SEP> 80,24
<tb> 3 <SEP> 67,5 <SEP> 11,72 <SEP> 60,22
<tb> 4 <SEP> 67,0 <SEP> 12,58 <SEP> 79,58
<tb> 5 <SEP> 67,5 <SEP> 13,86 <SEP> 51,36
<tb> 6 <SEP> 67,5 <SEP> 13,72 <SEP> 81,22
<tb> 7 <SEP> 67,5 <SEP> 13,82 <SEP> 81,32
<tb> 8 <SEP> 69,5 <SEP> 12,37 <SEP> 81,87
<tb> 9 <SEP> 68,5 <SEP> 13,50 <SEP> 82,0
<tb> 10 <SEP> 69,0 <SEP> 13,24 <SEP> 82,24
<tb>
<tb> 11 <SEP> 68,5 <SEP> 11,20 <SEP> 79,
7
<tb> 12 <SEP> 67,5 <SEP> 12,82 <SEP> 90,32
<tb> 13 <SEP> 68,5 <SEP> 13,05 <SEP> 81,55',
<tb> 14 <SEP> 68,5 <SEP> 12,89 <SEP> 81,39--
<tb> 15 <SEP> 68,0 <SEP> 12,95 <SEP> 80,95
<tb> 16 <SEP> 67,5 <SEP> 13,30 <SEP> 80,80
<tb> 17 <SEP> 68,0 <SEP> 13,53 <SEP> 81,53
<tb> 18 <SEP> 69,5 <SEP> 13,80 <SEP> 83,30
<tb> 19 <SEP> 69,0 <SEP> 12,83 <SEP> 81,83
<tb>
On peut voir en co parant lea résultats pour llliae n 11 avec ceu:
. pour les alliages n s 1 et 3, les résultats pour l'alliage n 12 avec les résul-
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tats peur l'alliage n 2 et les résultats pour les @ alliages n s 15, 16 et 17 avec ceux pour les alliages 5,6 et 7 que, dans les alliages auxquels il n'y a-pas ; au d'addition de bore ou de zirconium, l'amélioration de l'aptitude à l'emboutissage, résultant de l'augmentation de la teneur de nickel, est accompagnée par une réduction égale ou plus élevée de l'aptitude à la± onfor@a- tion par étirage, de sorte qu'il n'y a pas d'amélioration de l'indice d'aptitude à la conformation à froid.
Par contre, l'addition de bore ou de zirconium à un alliage d'une composition donnée augmente l'indice d'aptitude à la conformation à froid.
Des objets qui peuvent être réalisés suivant l'invention sont des éviers de cuisine, des bassina. des cuves, des récipients et des accessoires creux domestiques et autres, REVENDICATIONS
1. Un procédé dans lequel un objet ou une pièce sont formés par pression à froid d'un flan d'un acier austénitique au chrome-nickel qui contient 12 à 20 % de chrome, 7 à 18 % de nickel, une quantité allant jusqu'à 0,30 % de carbone, 0 à 2 % de silicium, O à 2 % de manganèse et 0 à 0,5 % sluminium, ainsi que du bore ou du zirconium non combinés ou les deux en une quantité résultant d'uneaddition allant jusqu'à O,I % de bore ou jusqu'à 0,5 % de zirconium ou les deux,
le restant étantconstitué par du fer à part les impuretés.