CH263329A - Alliage d'acier, notamment pour l'établissement d'outils de forgeage ou de matriçage. - Google Patents

Description

Alliage d'acier, notamment pour l'établissement d'outils de forgeage ou de matriçage. Cette invention concerne les alliages d'acier utilisables en particulier pour l'établissement des coulisseaux ou outils matriceurs servant au forgeage de pièces à chaud. Son but est de fournir à l'industrie un alliage d'acier possé dant les caractéristiques spéciales qui sont nécessaires pour cet. usage, y compris la facilité et l'économie de fabrication, et en particulier une plus grande résistance à la rayure, à l'abrasion et à la fissuration sous l'effet de la chaleur, que les alliages connus.

L'alliage selon l'invention a été conçu, en effet, pour obvier aux difficultés dues à l'éra flure, à l'abraison et à la fissuration sous l'effet de la chaleur telles qu'on les rencontre lorsqu'on emploie des outils de matriçage dans les procédés de forgeage à chaud, en particu lier, dans l'emboutissage ou le refoulement d'ébauches de pièces fortement chauffées. On sait que ces opérations de forgeage soumettent les outils matriceurs à des conditions de tra vail extrêmement rigoureuses et pénibles à cause des pressions très élevées et des varia tions de température auxquelles ils ont à faire face. En effet, l'outil matriceur doit demeurer en contact avec la pièce à des températures fort élevées et pendant des laps de temps rela tivement longs; il est du reste usuellement re froidi, notamment par de l'eau, entre les opérations nécessaires.

Quelques-uns des types d'alliages d'acier les plus communément employés jusqu'ici pour les applications particulières ci-dessus men tionnées sont décrits dans les brevets améri cains N 1464174 du 11 février 1922, N 2104979 du 7 aoîzt 1935 et N 2104980 du 4 mars 1936. Les aciers décrits dans ces deux derniers bre vets contiennent de petites quantités de cuivre en plus de chrome, de nickel et de molybdène, comme décrit en. termes généraux dans le premier des susdits brevets. D'autres alliages contenant d'autres éléments entrant dans leur composition, comme le tungstène, le cobalt, le titane et le vanadium, ont été également em ployés dans une certaine mesure pour des ap plications similaires. Mais on a constaté que ces alliages d'acier antérieurs ne sont pas par faitement satisfaisants pour les raisons sus- indiquées est qu'ils sont, en outre, de produc tion relativement onéreuse. C'est ainsi, par exemple, que les aciers contenant du cuivre nécessitent une manutention bien plus critique pour le chauffage au cours du laminage ou du forgeage préliminaire par suite de leur tendance à se casser par la chaleur, de sorte qu'un traitement spécial des aciers de ce genre est essentiel. si l'on veut que leur inter vention soit couronnée de succès. D'autres élé ments entrant dans la constitution des allia ges, comme le vanadium, le cobalt et le tungs tène, créent une tendance à. la fissuration des outils de matriçage en service lorsque ces ou tils sont alternativement chauffés et refroidis. Ils ont, au surplus, cet inconvénient d'aug menter le coût de fabrication initiale. Dans l'alliage selon l'invention, ait con traire, les éléments d'alliage principaux sont le molybdène, le chrome, le nickel, le manga nèse et le silicium, en proportions 'se tenant dans des gammes relativement étroites. Cet alliage en effet est caractérisé en ce qu'il con tient, en sus du fer:

Carbone 0,45 à 0,60 Molybdène 0,90 à 1,10 Chrome 0,85 à 1,15 Manganèse 0,45 à <B>0,65%</B> Silicium 0,50 à 1,00 % Nickel 1,00 à 1,75 % D'autres elements présentant un caractere plus ou moins résiduaire peuvent aussi être présents en petites proportions, comme cela est souvent le cas pour les aciers spéciaux de ce genre.

Comme exemple d'acier conforme à la pré sente invention, on peut donner l'analyse sui vante:

Carbone 0,50 Molybdène 1,00 Chrome 1,00 % Manganèse <B>0,55%</B> Silicium <B>0,80%</B> Nickel 1,50 Un remarquera que les pourcentages des divers éléments d'alliage et l'analyse typique susindiquée diffèrent des proportions géné rales mentionnées dans le brevet américain N 2104980 en ce sens que le cuivre, élément important, est supprimé et que les propor tions de molybdène, de chrome et de silicium sont confinées entre des limites beaucoup phis restreintes. On constate que les caractéris tiques spéciales, qui s'imposent lorsqu'on opère dans les conditions extrêmes qui ont été indiquées, ne peuvent être obtenues de façon satisfaisante qu'en limitant les pour centages des divers éléments d'alliage dans les étroites gammes quantitatives spécifiées pour chacun d'eux.

La fissuration est un phénomène de pro duction de gerçures s'étendant dans diverses directions sur ou près de la surface de l'outil de matriçage et se conformant plus ou moins à la structure cristalline; ces gerçures pro- vaquent parfois l'effritement de la surface de l'outil. Pareil phénomène doit être attribué ; pour une large part aux températures élevées et aux variations extrêmes que subissent. ces températures sur la paroi de l'outil de matri çage. Les phénomènes d'éraflure et d'abrasion sont parents du précédent et sont gênants ; surtout dans les conditions spécialement ri goureuses des processus de forgeage à chaud et là où les objets en acier ou plus générale ment les pièces soumises au forgeage sont re lativement dures et faiblement plastiques- Aussi Aussi bien la manifestation de ces défauts dans les parois des outils de matriçage ou de forgeage a-t-elle été un des importants fac teurs qui ont déterminé la durée effective de ces outils pour les travaux à chaud. Mais on peut démontrer que ces défauts peuvent être radicalement réduits grâce à l'application du présent alliage d'acier et qu'on peut de la sorte accroître la durée utile et la production moyenne de chaque outil de matriçage ou d'es tampage.

Des comparaisons effectuées avec des outils ayant la composition susdite et dans les con ditions les plus sévères de production en série pour l'emboutissage à chaud révèlent une aug mentation de 20 % par rapport à la durée de production moyenne des meilleurs types d'aciers dont on disposait auparavant pour des applications similaires.

Ces avantages ont permis aux outils ainsi constitués de supplanter tous les outils an térieurs du même genre pour l'emboutissage et le refoulement à chaud aux Etats-Unis et les ont fait adopter, au surplus, dans nombre de cas pour divers travaux de forgeage à chaud.