Acier austénitique. Cette invention est relative<B>à</B> un acier austénitique. Elle vise principalement<B>à</B> amé liorer<B>19,</B> faculté d'usinage des aciers de ce genre. Dans la teehnologie et l'industrie, il est bien connu que les aciers austénitiques sont difficiles<B>à</B> usiner. Certains brevets an térieurs visaient<B>à</B> l'amélioration de la faci lité d'usinage des aciers de ce genre. C'est ainsi qu'on a proposé d'améliorer la facilité d'usinage de ces aciers par l'addition de quan- fités relativement grandes de soufre.
Toute fois, l'addition d'une quantité trop grande de soufre aux aciers de ce type peut auvoir un effet nuisibl,-- sur certaines des propriétés mé caniques de, ces aciers. On a aussi<B>déjà</B> pro posé d'ajouter du sélénium ou du tellure ou une combinaison de ces deux éléments, avec ou sans agent de friabilité, en vue d'améliorer la faculté d'usinage des aciers austénitiques.
Antérieurement<B>à</B> la présente invention, certains inventeurs ont proposé l'addition de plomb aux aciers. Toutefois, dans la plupart des cas, on a proposé que le plomb soit ajouté soit comme agent propre<B>à</B> éliminer les im puretés de l'acier, soit comme véliieule d'un tel agent, destiné<B>à</B> assurer la descente de l'agent de purification au-dessous de la sur face d'un bain fondu d'acier.<B>A</B> la connais- sauce de la, demanderesse, jusqu'à ce jour, personne ne s'était encore rendu compte que le plomb, introduit dans de l'acier fondu et obtenu sous une forme appropriée dans le produit solidifié, améliore la facilité d'usi nage de cet acier.
L'invention est basée sur cette constata tion que si la présence du plomb est assurée d'une façon convenable dans les aciers austé nitiques, il améliore<B>à</B> un degré marqué la facilité d'usinage, desdits aciers. Il est im portant que le plomb soit introduit dans l'a cier d'une manière et dans des conditions telles que la majeure partie de cet élément soit dispersée<B>à</B> peu près uniformément dans toutes les parties de l'acier.
L'objet de l'invention est donc un acier pos sédant une structure essentiellement austéni- tique, qui contient une proportion (le carbone comprise entre un minimum effectif et<B>1,7</B> 75, et de plomb entre<B>0,03</B> et<B>1</B> %, la majeure par tie du plomb étant distribuée essentiellement uniformément dans l'acier pour assurer une propriété d'usinage améliorée.
n Dans le mode de réalisation préféré<B>de</B> l'invention, le pourcentage de plomb retenu dans l'acier doit être compris entre<B>0,03</B> et 0,478,0,,-. Toutefois. la teneur de l'acier en plomb peut, sans sortir du cadre de cette in vention, être comprise entre<B>0,03</B> et<B>1%.</B> La partie inférieure de l'échelle est préférable lorsqu'on désire se prémunir contre une perte des propriétés mécaniques désirables de l'a cier, étant donné que les essais de la deman deresse ont démontré qu'il est difficile d'ob tenir une dispersion -uniforme sensiblement complète du plomb dans toutes les parties de l'acier lorsque la teneur en plomb excède <B>0,478%.</B> Toutefois,
dans des aciers austéni- tiques destinés<B>à</B> quelques genres de travaux, une certaine diminution des propriétés mé caniques est admissible, de sorte que la quan tité de plomb retenue peut excéder<B>0,478%.</B>
Par ,aciers austénitiques", on entend les aciers qui sont caractérisés par une struc ture austénitiqiie, c'est-à-dire les aciers qui sont principalement nusténitiques, l'austénite ayant été, obtenue par composition, traitement thermique on d'autres moyens et procédés bien connus dans cette industrie.
En d'autres termes, l'invention s'applique aux aciers ayant un caractère ausiénitique prédominant, quelle que soit la manière dont la structure austénitique a été otenue. On indiquera ci- après quelques compositions typiques et bien connues d'aciers de ce genre:
EMI0002.0013
Dans ces aciers, la teneur en carbone n'a #çru -ion de <B>,</B> ère ou pas d'influence sur l'applîcat l'invention et h, carbone peut être présent en toute proportion appropriée<B>à</B> l'usage que J'acier est appelé a recevoir,
c'est-à-dire entre un miminam effectif et 13%. Des échelles de proportions typiques ou habituelles ont été toutefois indiquées dans les exemples ci- dessus. <B>Il</B> est évidemment bien connu de l'homme du métier que le pourcentage de carbone présent dans un alliage ferreux est un facteur iniportant de l'obtention d'une structure austénitique.
L'invention est applicable aux aciers au nickel, c'est-à-dire aux aciers qui contiennent de<B>5 à</B> 44<B>% de</B> nickel et du fer en substance pour la portion restante.<B>à</B> l'exception des im puretés qu'on trouve normalement dans les aciers de ce genre. C'est ainsi qu'on peut pré parer un acier austénitique contenant de<B>5</B> <B>à</B> 44<B>/'0</B> de nickel, de<B>0,03 à 1 %</B> de plomb et du fer en substance pour la portion restante, <B>à</B> l'exception des impuretés ou de, faibles quantités d'éléments supplémentaires.
L'invention est aussi applicable aux aciers au manganèse, c'est-à-dire aux aciers conte nant<B>de 10 à</B> 20<B>%</B> de manganèse -et du fer en substance pour la portion restante,<B>à</B> l'exoop- tion des impuretés ou de faibles quantités d'éléments supplémentaires. Ainsi, on peut prépariE#r un acier aust6nitique contenant de <B>10 à</B> 20<B>%</B> de manganèse, de<B>0,03 à 1 %</B> de plomb et du fer sensiblement pour la portion restante,<B>à</B> l'exception des impuretés.
Le nickel et le manganèse sont l'un et l'autre reconnus comme étant des éléments d'alliage qui favorisent la formation des structures austénitiques dans l'acier. Par conséquent, on peut utiliser du manganèse en combinaison avec du nickel, dans les, pro portions indiquées pour chacun d'eux pour obtenir un acier austénitique et augmenter la facilité d'usinage de l'acier obtenu par l'in corporation de plomb, de préférence sous des teneurs comprises entre<B>0,03</B> et<B>0,478 ,</B> quoi que le cas échéant aussi sous des teneurs com prises entre<B>0,03</B> et<B>1 %.</B>
Un autre type d'acier auquel l'invention est applicable est un acier austénitique. dans lequel le chrome est utilisé en combinaison avec du nickel ou du manganèse, ou<B>à</B> la, fois avec du nickel. et du manganèse. Dans les aciers de ce type, le chrome est norm eme utilisé pour augmenter la, résistance<B>à</B> la cor rosion et la.
résistance<B>à</B> la, chaleur, alors que le nickel ou (et) le manganèse sont uti lisés pour faciliter la formation d'une struc ture ausiônitique. C'est ainsi que rentre dans le cadre de l'invention la préparation d'un acier austénitique, contenant du chrome sous des pourcentages compris entre<B>5</B> et<B>28 %</B> et du nickel sous des pourcentages compris entre<B>5</B> et 44<B>%,</B> du plomb<B>à</B> raison de<B>0,03</B> <B>à 1 %</B> et du fer sensiblement pour la portion restante,<B>à</B> l'exception des impuretés. On en visage toutefois que le total des teneurs en nickel et en chrome, ou en nichel, chrome et manganèse soit dans tous les cas inférieur <B>à 50%.
Il</B> -est en outre préférable que la te neur en plomb soit inférieure,<B>à 0,478%.</B> Lorsque le nickel et le manganèse sont tous deux utilisés,<B>à</B> titre d'éléments qui ten dent<B>à</B> favoriser la formation d'une structure austénitique, ou lorsque quelqu'autre élément qui est efficace<B>à</B> cet effet est substitué au nickel, au manganèse ou aux deux, que ce soit en tout ou en partie, il peut être désirable de n'utiliser qu'une quantité aussi faible que <B>1 %</B> de nickel ou<B>1 %</B> de manganèse. De même, dans les alliages établis suivant l'in vention et contenant du chrome avec du nickel ou (et) du manganèse, on peut n'utili ser qu'une quantité aussi faible que<B>- 1 %</B> de chrome.
On a soumis<B>à</B> des essais d'usinage des aciers austénitiques dont certains, contenaient du plomb et d'autres pas, après avoir traité thermiquement les échantillons pour obte nir des éprouvettes de comparaison ayant ap-, proximativement la même dureté Brinell.
Par exemple, on a trouvé que l'addition de 0,0851o' de plomb<B>à</B> un acier<B>à 18 %</B> de chrome et<B>à</B> <B>8 %</B> de nickel ayant été trempé<B>à</B> partir de <B>1093 '</B> a augmenté la, facilité d'usinage de <B>11%,</B> chiffre déterminé par comparaison du temps, nécessaire pour scier une barre de l'acier envisagé ne contenant pas de plomb avec le temps nécessaire pour scier une barre du même acier auquel du plomb avait été in corporé.
Des essais ont aussi été effectués sur un acier riche en maganèse, tel que l'acier connu appelé acier ,wu manganèse austénitique" ou au manganèse Hadfield". L'acier éprouvé contenait approximativement<B>1,25 %</B> de car bone et<B>13 à</B> 14<B>%</B> de manganèse et une coulée de cet acier ne contenait pas de plomb, alors que<B>0,5 %</B> de cet élément avait été ajouté au métal d'une autre coulée. Le produit laminé de ces compositions approximatives a été chauffé<B>à 1037 '</B> et maintenu<B>à</B> cette tempéra ture pendant une heure, pour être ensuite trempé dans de l'eau.
On a constaté que les échantillons auxquels le plomb avait été ajouté étaient plus faciles<B>à</B> usiner et don naient une surface présentant moins de mar ques de ,broutage" sur<B>la,</B> surface finie. Les aciers dont il a été question ci-dessus ont une teneur en soufre variant de simples traces<B>à 0,05 %,</B> mais on peut incorporer les pourcentages de plomb indiqués<B>à</B> des aciers austénitiques contenant des pourcentages de soufre compris entre<B>0,05</B> et<B>0,5</B> 7o. <B>Il</B> semble que, lorsqu'on ajoute- des pourcentages de plomb compris entre<B>0.03</B> et<B>1 %, à</B> un acier austénitique contenant de<B>0,05</B> à<B>0,5 %</B> de soufre,
le plomb et le soufre coopèrent pour rendre encore plus grande la, fiacilité d'usi nage de l'acier.
De même, on petit utiliser le phosphore<B>à</B> titre d'agent de friabilité sous des pourcen tages aussi élevés que<B>0,5</B> %. Une teneur de 0,05% en phosphore est préférable, mais on peut appliquer des pourcentages supérieurs, comme indiqué conjointement avec des te neurs en plomb comprises entre<B>0,03</B> et<B>1 %.</B>
D'autres éléments supplémentaires peu vent être présents dans l'acier, pourvu qu'ils ne détruisent pas la structure atisténifique, et les aciers contenant un ou plusieurs éléments d'alliage faisant partie du groupe comprenant le molybdène, le tungstène, le cuivre. le sili cium, le vanadium, le cobalt, le titane, le co- lumbium et l'aluminium peuvent être essen tiellement atisténitiques. L'éehelle babi- tuelle des proportions de ces éléments d'al liage supplémentaires est de<B>0,5 à 5%</B> envi ron.
Les aciers auslénitiques sont caractérisés par le fait qu'ils possèdent une dureté r4a- tivement faible, comme indiqué par les essais habituels de détermination de la dureté, mais une très forte tendance<B>-à</B> s'écrouii, ou durcir comme résultat du travail<B>à</B> froid et<B>à</B> durcir au cours de l'opération d'usinage. Les aciers austénitiques ont tendance<B>à</B> ,fluer" en avant de l'outil de coupe et<B>à</B> développer une ri- sistance de frottement élevée au contact<B>de.</B> la machine-outil.
Par l'application de cer taines proportions de plomb dans ces aciers austénitiques, il devient donc possible d'amé liorer leur facilité d'usinage. La cause exacte de cette amélioration de la facilité d'usinage n'a pas été complètement élucidée<B>à</B> l'heure actuelle. On<B>a</B> observé dans l'usinage, daciers austénitiques contenant du plomb, par coin- paraison avec l'usinage d'aciers ne contenant pas de plomb, que les outils s'échauffent moins lorsque le plomb est présent,<B>ce</B> qui in dique que le plomb se comporte ÎÏ, la façon d'un lubrifiant pour les outils et occa sionne par suite moins de résistance de frot tement.
Le plomb semble avoir aussi quelque effet sur le caractère du copeau produit. Les aciers austénitiques contenant du plomb usent moins les outils et ont moins tendance <B>à</B> s'amasser sur l'outil dans l'opération d'usi nage.
Comme, il a été décrit précédemment, la demanderesse est parvenue<B>à</B> améliorer la pro priété d'usinage d'un acier austénitique du type<B>à 18 %</B> de chrome et<B>8 %</B> de nickel par l'addition de 0.08% de plomb. Les traces de plomb n'ont pas une influence importante sur la facilité d'usinage. La demanderesse estime par conséquent que la quantité minimum<B>de</B> plomb qui petit être utile est environ<B>0,03 %</B> et, pour la plupart des applications, elle pré fère ne pas en utiliser moins de<B>0J %.</B> Des ex périences effectuées au sujet de l'addition du plomb aux aciers en vue d'en améliorer la fa cilité d'usinage ont montré que lorsqu'on tente d'ajouter de grands pourcentages de plomb, la quantité qu'on en obtient est relati vement médiocre.
L'incorporation de grandes quantités de plomb présente aussi quelque, difficulté en ce qui concerne la dispersion convenable du plomb dans l'acier et, pour cette raison, elle peut avoir un effet nuisible sur certaines des propriétés mécaniques. Pour ces raisons, la demanderesse estime que la limite supérieure désirable de la, teneur en plomb retenue, dans l'acier est inférieure<B>à</B> <B>0,5%,</B> par exemple égale à<B>0,478%,</B> bien qu'une proportion aussi élevée que<B>1 %</B> de plomb soit susceptible d'être utilisée et d'a méliorer la propriété d'usinage.
La façon préférée d'ajouter le plomb con siste<B>à</B> l'ajouter<B>il</B> l'état subdivisé<B>à</B> l'acier fondu dans la lingotière, après qu'une faible quantité d'acier a pénétré dans cette lingo tière, ce qui s'obtient, par exemple, en proje tant un jet de particules de plomb subdivisées contre le jet d'acier coulant vers le bas hors de<B>la</B> poche, au cours d'une période de temps assez longue.
D'autres procédés sont possi bles, mais les meilleures conditions relatives <B>à</B> l'amélioration de la propriété d'usinage consistent<B>à</B> ajouter le plomb d'une manière et<B>à</B> un moment tels qu'il soit recueilli dans l'acier en majeure partie<B>à</B> l'état sensible ment uniformément dispersé dans toutes les parties clé l'acier, et principalement sous une forme inframicroscopique.
<B>Un</B> acier suivant l'invention peut com prendre aussi de faibles quantités d'éléments supplémentaires tels que: titane, cobalt, euivre, tungstène, molybdène, silicium, vana dium, columbium et aluminium,<B>à</B> raison de <B>0,5 à 5 %</B> au total. Toutefois, il ne faut pas que, la quantité totale de ces éléments soit si grande qu'elle empêche la formation d'une structure austénitique dans l'acier.
<B>Il</B> ressort de ce qui précède que l'inven tion améliore notablement la facilité d'usi nage des aciers austénitiques par l'incorpo ration de plomb<B>à</B> l'état convenablement dis persé et dans les pourcentages indiqués<B>à</B> ces aciers. De plus, -on parvient<B>à</B> réaliser cette amélioration sans sacrifier les propriétés mé caniques de l'acier, quoique, comme on l'a dit précédemment, les propriétés mécaniques puissent quelque peu être diminuées dans cer tains types d'aciers.