Acier pour outils travaillant à grande vitesse. La présente invention a pour objet un acier pour outils travaillant à grande vitesse, du type dans lequel la teneur en matières d'alliage autres que le fer est relativement basse, si on la compare avec la variété com mune et bien connue d'acier pour outils tra vaillant à grande vitesse, qui contient comme adjonction au fer environ 18'% de tungs tène, 4/\01 de chrome et environ<B>170</B> de vana dium en même temps que du carbone et éven tuellement d'autres constituants moins impor tants.
L'acier qui vient d'être .mentionné a pen dant très longtemps -été reconnu comme très efficace et il est peut-être la variété la plus commune d'acier pour outils travaillant à grande vitesse employé généralement. Cepen dant, au cours de ces dernières années, on a souvent proposé de remplacer le tungstène par le molybdène ou d'autres éléments dans ce type d'acier pour outils travaillant à grande vitesse. En outre, on a proposé aussi d'ajouter du cobalt à l'acier de ce type.
Le but de la présente invention est la pro duction d'un acier pour outils travaillant à grande vitesse dont la teneur en matières d'alliage autres que le fer est moins élevée que celle de l'acier normal à 18 % de tungs tène, 4 % de chrome et 1 % de vanadium men tionné plus haut; mais ce nouvel acier pour outils travaillant à grande vitesse aura tout de même des propriétés tranchantes et de durabilité comparables et même supérieures à celles des aciers à teneur plus élevée en élé ments d'alliage.
Une addition facultative de tungstène en quantité au moins égale à 50 % de la teneur en, molybdène et se trouvant entre 1 et 4 a été proposée pour deux groupes d'aciers pour outils travaillant à grande vitesse dont un présente une teneur entre 1 et 1,6 % en carbone, entre 1 et 6 % en chrome, entre 1 et 5 % en molybdène et entre 2 et 6 % en vana dium, tandis que l'autre présente une teneur entre 0,6 et 1 % en carbone, entre 1 et 6 % en chrome, entre 1 et 4% en molybdène et entre 1 et 3 % en vanadium, le reste dans les deux cas étant du fer avec une quantité habituelle d'impuretés et de résidus de désoxydation.
L'acier pour outils travaillant à grande vitesse selon l'invention comprend des cons tituants d'alliage et des impuretés qui n'altè rent pratiquement pas ses propriétés d'acier pour outils travaillant à grande vitesse. Cet acier est caractérisé en ce que sa teneur en carbone est comprise entre 0,2 et<B>1,0%,</B> celle en tungstène entre 4,0 et 6,5 %, celle en mo lybdène entre 3,0 et<B>6%,</B> celle en chrome entre 2,0 et<B>6,0%;</B> celle en vanadium entre 0,5 et<B>3,0%;</B> et en ce que la somme des te neurs en tungstène et en molybdène est com prise entre 8 et 11,5 %. La teneur en tungs tène peut dépasser celle en molybdène, mais elle peut aussi être au moins de 80 % de celle en molybdène.
L'invention est fondée sur la découverte que quand les proportions des constituants sont maintenues strictement entre les limites étroites ci-dessus mention nées et que la somme et le rapport des te neurs en tungstène et en molybdène est aussi maintenue strictement entre les limites assi gnées, l'acier présente des propriétés tran chantes (de coupe) et en particulier une résis tance à l'usure, une durabilité qui sont gran dement supérieures à celles qu'atteignent des aciers dont la composition est en dehors, mais près des limites assignées.
La plus grande durabilité est obtenue généralement quand la teneur en tungstène dépasse celle du molybdène et, dans ce cas, la teneur en carbone peut être, par exemple, entre 0,75 et 0,80%, la teneur en tungstène entre 4,8 et<B>5,5%,</B> la teneur en molybdène entre 3,6 et 4,1 %, la teneur en chrome entre 3,7 et 4,92%, la teneur en vanadium entre 1,4 et 1,6 % et la teneur en silicium entre 0,5 et 0,8 %.
D'une manière générale, si la teneur en tungstène est entre 4,5 et 6,5 % et celle en molybdène entre<B>3</B> et 5,5 %, la somme des teneurs en tungstène et en molybdène est de préférence entre 9 et 11,0%.
La valeur optimum et les limites de la somme des teneurs en tungstène et en molyb- dène varient suivant la constitution précise de l'alliage; par exemple, quand la teneur en carbone est de 0,6 à 0,9 % et que celle en tungstène est comprise entre 5,0 et 6,5 %, celle en molybdène entre 3,0 et 6,0 %, celle en chrome entre 2,0 et 5,0%, et celle en vana dium entre 0,5 et 3,0 %, la valeur optimum pour la somme des teneurs en tungstène et en molybdène se trouve entre 8,5 et 11,5 %, tous les alliages qui répondent aux valeurs comprises entre ces limites pouvant être uti lisés.
Les alliages d'un groupe particulière ment utile contiennent de 0,7 @à 0,9 % de car bone, de 5 à 6 % de tungstène, de 4 à 5 de molybdène, de 3 à 4 % de chrome, de 1 à 2 % de vanadium, la somme des teneurs en tungstène et en molybdène étant entre 9 et 11%.
D'une façon générale, les aciers pour ou tils travaillant à grande vitesse composés con formément à la présente invention englobe ront d'autres éléments que ceux mentionnés spécialement; ce seront, par exemple, du sili cium qui peut être présent jusqu'à environ 1 % et qui se trouve habituellement en, quan tité de 0,2 %. Il peut parfois être avantageux d'incorporer un certain pourcentage de cobalt jusqu'à 2,0%, mais des quantités dépassant 2 % sont généralement pernicieuses et de vraient être évitées.
Deux aciers avantageux selon l'invention ont la composition suivante:
EMI0002.0015
<I>Acier <SEP> no <SEP> 7 <SEP> Acier <SEP> np <SEP> 2</I>
<tb> Carbone <SEP> <B>0,77%</B> <SEP> 0,85
<tb> Chrome <SEP> 3,97 <SEP> 4,18
<tb> Molybdène <SEP> 3,98 <SEP> 5;
84
<tb> Silicium <SEP> 0,59 <SEP> 0,21
<tb> Tungstène <SEP> 4,83 <SEP> 5,57
<tb> Vanadium <SEP> 1,55 <SEP> <U>1,02</U>
<tb> % <SEP> Mo <SEP> -E- <SEP> W <SEP> 8,81 <SEP> 11,41 Les outils faits avec l'acier no 1 sont plus durs que ceux faits avec l'acier no 2 et ils 0o accomplissent également dans des conditions d'emploi pratique comme outils de tour ou outils de perforation (mèches), qu'ils soient graissés ou non, un travail très satisfaisant et sont durables, leur durabilité dépassant celle des aciers courants poux outils travaillant à grande vitesse, contenant 18 % de tungstène, 4 % de chrome et 1 % de vanadium.
Des ou tils faits avec l'acier no 2, quoique plus doux que ceux faits avec l'acier no 1, montrent des propriétés tranchantes (ou forantes) satisfai santes et de la durabilité, et ces aciers-là aussi sont encore quelque peu supérieurs aux outils faits avec de l'acier à 18,% de tungs tène, 4 % de chrome et 1 % de vanadium.
Aux dessins annexés: Les fig. 1 et 2 sont des graphiques dans lesquels on a tracé des courbes dont les or données (axe OY) indiquent l'entaillage (la coupe) que fournissent pendant leur vie utile (durée d'emploi) des outils faits d'aciers selon l'invention; cet -entaillage est représenté en unités linéaires arbitraires; les abscisses (axe OX) figurent la somme des teneurs exprimées en % de tungstène et de molyb dène des aciers.
Il faut noter que les échelles des ordon nées ne sont semblables ni comparables entre elles dans les deux figures du dessin.
La courbe D de la fig. 1 est tracée pour un groupe d'alliages dans lesquels la teneur en tungstène excède celle en molybdène et pour une vitesse d'entaillage de 24,4 m par minute. Les alliages de ce groupe contiennent une teneur moyenne en carbone de<B>0,80%,</B> en chrome de 3,,56%, en, vanadium de 1,54% et en silicium de<B>0,73%.</B> La teneur en molyb dène est comprise entre 3,51 à 4,68 % et la teneur en tungstène entre 5,15 à 6,5 %.
On voit avec évidence par la courbe D que la meilleure durée d'emploi est limitée aux com positions de ce groupe dont la somme des teneurs en tungstène et en molybdène est comprise entre 9,0 et<B>11,0%</B> avec un opti mum à environ 10,4%, bien que l'allure générale de la courbe D indique que la durée d'emploi satisfaisante et raisonnable est obtenue quand la somme des teneurs en tungstène et en molybdène est comprise entre environ 8,5 et 11,25%.
Dans la fig. 2, les courbes E, F et G re présentent le travail d'entaillage exprimé en unités linéaires pour trois différentes régions de vitesses (E- pour une vitesse d'entaillage de 24 à 24,7 m par minute, F- pour 2-1,3 m par minute et G- pour 20,4 m par minute), en fonction de la somme des teneurs en % de tungstène et en molybdène des outils faits d'alliages d'acier suivant l'invention et con tenant aussi du cobalt. Les aciers de ce groupe ont une teneur moyenne de carbone de 0,83 %, de chrome de 3,45 %, de vanadium de<B>1,58%,</B> de silicium de<B>0,73%</B> et de cobalt de 2,02 %. La teneur en tungstène varie entre 4,92 et 6-,34% et celle en molybdène entre <B>3,19</B> et 4,70 %.
On verra que ces courbes sont de même caractère que celles montrées dans la fig. 1 et présentent une valeur opti mum de durée d'emploi quand la somme des teneurs en tungstène et en molybdène est com prise entre 8,5 et 10,2%.
On notera qu'une teneur en cobalt plus haute que 2 % n'apporte aucun avantage aux aciers selon l'invention et peut même être pernicieuse.
Des aciers composés conformément à la présente invention peuvent être trempés et recuits suivant la manière usuelle pour les aciers pour outils travaillant à grande vi tesse. Par exemple, ils peuvent être trempés à des températures entre 1250 et 1275 C et peuvent être recuits par réchauffage à en viron 550 C.