CH634601A5 - Acier austenitique au manganese moulable et soudable. - Google Patents

Description

634 601

2

REVENDICATION

Z85

C

Mn

Si

Mo

Acier austénitique au manganèse moulable et soudable, ca

1

0,865

14,0

0,44

1,20

ractérisé en ce qu'il est constitué de

2

0,015

12,6

0,80

1,20

3

0,840

13,4

0,49

1,27

- Carbone

0,75 à 0,9%

54

0,890

13,3

0,52

1,00

— Silicium

=£ 1%

5

0,765

13,4

0,32

1,80

— Manganèse

12,5 à 15%

6

0,775

14,0

0,27

1,26

- Molybdène

1,0 à 1,8%

7

0,890

13,0

0,51

1,80

- le reste étant du fer et éventuellement des impuretés.

La présente invention concerne un acier austénitique au manganèse, moulable et soudable, plus particulièrement destiné, à titre d'exemple, à la réalisation de cœurs de voies.

Les cœurs de voies qui sont des organes très durement soumis à des chocs répétés dans les appareils de voie tels que les aiguillages, sont généralement réalisés par moulage d'un acier austénitique au manganèse comportant de 12 â 13% en poids de manganèse et de 1,1 â 1,2 de carbone.

Un tel acier présente les caractéristiques mécaniques nécessaires à cet usage, mais seulement après un traitement d'hyper-trempe, par trempe à l'eau après un chauffage à 1 080 °C pendant 30 mn. Cet acier se montre en effet extrêmement sensible à un chauffage, même de courte durée, à des températures inférieures à 950 °C. Dans ce domaine de températures en effet il se produit une précipitation extrêmement rapide du carbure intergranulaire qui lui confère une très grande fragilité et une résistance pratiquement nulle aux chocs. C'est cette particularité qui le rend inutilisable à l'état brut de moulage, ainsi que pour toute opération comportant un revenu à basse température tel que des opérations de cintrage, d'emboutissage, ou des opérations de soudage; toutes ces opérations nécessitent une régénération ultérieure par hypertrempe dans des conditions indiquées ci-dessus. En particulier le rechargement sur place des cœurs de voies en service avariés est impossible avec un tel acier usuellement utilisé pour la réalisation des cœurs de voies.

La présente invention a pour objet une nuance d'acier austénitique au manganèse qui, en conservant les caractéristiques finales de l'acier habituellement utilisé, permet de les obtenir à l'état brut de moulage sans traitement de régénération par hypertrempe, et en outre est soudable pour permettre les opérations de rechargement.

L'acier objet de l'invention est caractérisé par la composition suivante en poids:

Carbone Silicium Manganèse Molybdène

0,75 à 0,9% s=l% 12,5 à 15% 1,0 à 1,8%

le reste étant constitué par du fer et éventuellement par les impuretés habituelles des aciers.

Les qualités de l'acier selon l'invention, désigné ci-après par la référence Z 85, seront mises en valeur par les résultats d'essais suivants donnés à titre d'exemple, en comparaison avec celles d'un acier usuel utilisé pour la fabrication des cœurs de voies moulés, et qui sera désigné ci-après par la référence Z 110; comme indiqué plus haut un tel acier comporte de 12 à 13% de manganèse, et de 1,1 à 1,2 de carbone.

De préférence l'acier selon l'invention contient 0,8 à 0,9% de carbone, moins de 1 % de silicium, 13 à 15 % de manganèse et 1,2 à 1,8% de molybdène.

Le tableau suivant indique des compositions préférées 1 à 7 de l'acier Z 85 selon l'invention en % en poids des composants de l'alliage, le reste étant toujours constitué par du fer et éventuellement des impuretés.

1. Essais de résilience

L'acier Z 85 selon l'invention, à l'état brut de moulage, présente une résilience de 190 ± 20 J/cm2. A titre de comparaison l'acier usule Z110, après hypertrempe, présente une rési-15lience de 180 ± 30 J/cm2, alors qu'à l'état brut de moulage sa résilience est inférieure à 10 J/cm2.

2. Essais de choc au mouton vertical

Cet essai se réfère au cahier des charges de la Société Nationale des Chemins de Fer Français, qui impose des essais de choc 2Qsur des barreaux de section 30 x 30 mm non entaillés, au moyen d'un mouton vertical de 50 kg tombant d'une hauteur de 3 mètres.

Le critère d'acceptation impose l'absence de rupture après trois chocs successifs, et les fissures éventuelles apparues sur ces 25 barreaux au cours de l'essai ne doivent pas excéder 10 mm.

L'acier Z 85 selon l'invention a satisfait à cette exigence de trois chocs, et les fissures observées restent inférieures à 1 mm. Par comparaison l'acier Z110 usuel, à l'état hypertrempé, satisfait également à ces exigences ; mais à l'état brut de moulage 30 l'éprouvette est entièrement rompue après un seul choc du mouton tombant d'une hauteur de 50 cm.

3. Dureté

L'acier Z 85 selon l'invention, à l'état brut de moulage, présente une dureté Brinell de 185 ± 5, mesurée à la bille de 35 5 mm sous un effort de 750 kg. A titre de comparaison l'acier usuel Z110, à l'état hypertrempé, présente habituellement une dureté Brinell de 187 ± 6.

4. Aptitude au durcissement par écrouissage ou sous l'effet de chocs répétés.

40 La nuance Z 85 selon l'invention, après compression à des taux d'écrouissage croissants successivement de 5,10 et 15 %, présente des augmentations de dureté Vickers respectivement de 54,99 et 152 par rapport à l'état initial. A titre comparatif l'acier usuel Z 110, à l'état hypertrempé, et pour les mêmes taux 45 d'écrouissage croissants, présente des augmentations de dureté Vickers de 56, 87 et 120 par rapport à l'état initial.

5. Aptitude au moulage

On a réalisé par moulage à partir de l'acier Z 85 selon 50 l'invention, deux tronçons de rails de profil standard 50 kg et de 80 cm de longueur. Les examens non destructifs ont montré une très bonne venue des tronçons e et une bonne santé interne du métal.

La dureté Brinell de ces tronçons, à l'état brut de moulage était de 189 ± 2.

Tous les essais qui précèdent montrent que l'acier Z 85 selon l'invention, à l'état brut de moulage, présente à un degré au moins égal, et parfois supérieur, les caractéristiques mécaniques obtenus avec l'acier usuel Z 110 à l'état hypertrempé.

60 6. Soudabilité

En outre l'acier Z 85 selon l'invention présente des qualités de soudabilité inexistantes pour l'acier usuel Z110. Des essais de soudage ont été effectués sur des échantillons bruts de moulage en acier Z 85 selon l'invention, en utilisant soit une ba-65guette de soudure de composition: C 0,6 à 0,7% - Mn 12 à 14% - Si 0,25 %, ou avec des baguettes de même composition que l'acier Z 85. Les soudures effectuées n'ont pas été régénérées par hypertrempe. L'examen microscopique en coupe des sou55

3

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dures ainsi réalisées n'a montré ni criques ni défauts dans la soudure, et une zone de jonction saine sans fissuration entre le métal de base et le dépôt.

Des mesures de résilience ont donné des valeurs de 195 ± 20 J/cm2, dans le métal de base au voisinage du dépôt, et de 162 ± 2 J/cm2 dans la zone de jonction à cheval sur le métal de base et le dépôt.

La dureté du métal de base au voisinage du dépôt était de 244 Brinell, et de 212 Brinell dans la zone de jonction entre le métal de base et le dépôt ; le métal déposé présentait lui même une dureté Brinell de 221.

Il résulte de ces essais que la nuance Z 85 selon l'invention est apte au rechargement par soudure sans régénération par hypertrempe, et que les caractéristiques des ensembles soudés ainsi obtenus sont équivalents à celles de l'acier usuel Z110 à l'était hypertrempé.

C