Procédé de fabrication d'outils en acier sapide. Dans la fabrication actuelle des outils en alliage d'acier et notamment des outils rapides, il est nécessaire de couler -d'abord la com position de métal fondu sous forme de lingots et de travailler ensuite le métal mécanique ment pour lui donner la forme de l'outil que l'on veut fabriquer. Dans cette fabrication, le métal n'est pas coulé dans la forme finie pour l'usage, parce que dans la première coulée le métal a une structure interne telle qu'il est mécaniquement défectueux. On a fait des essais pour remédier à cette structure défectueuse par forgeage ou d'autres traite ments mécaniques, par recuisson et, d'autres traitements à chaud.
La structure défectueuse des lingots coulés est due probablement à la présence de di verses impuretés dans le métal fondu, telles que le phosphore et le soufre, mais plus en core à des substances gazeuses renfermées ou autrement associées avec le métal.
Suivant. la présente invention, on élimine les causes qui produisent la structure défec tueuse du lingot en produisant une composi tion fondue d'une pureté telle avant la coulée, que celle-ci puisse se faire directement dans la forme approximative de. l'outil voulu; ce qui permet de supprimer le forgeage cotiteux et d'autres opérations similaires.
Ce résultat- est obtenu suivant cette in vention en .préparant une masse fondue ayant la composition voulue, en purifiant cette masse pour en éliminer les impuretés qui pourraient produire des défauts dans les outils et en moulant la masse -fondue directement dans la forme approximative des outils à fabriquer.
Le procédé peut être exécuté, par eeïnple, comme suit: Dans un creuset en graphite; on introduit 20 parties de fer, de préférence du fer affiné. Ce fer est en petits fragments et on y ajoute 251/4 parties de ferro-tungstène à 80 % de tungstène ou 20 parties de tungstène, .
712 parties .de ferrochrome à 60 % de chrome ou _412 parties de chrome, et parties de ferro-vanadium :à,-30 % de vanadium ou 112 parties de. vanadium.
A une charge -totale ainsi formée de 45,360 kg, on ajoute maintenant 85 grammes de ferromanganèse avec 226.,8 grammes de métal SAM marque Lion. Sur cette masse, on tasse encore 40 parties de fer pour com- -pléter la charge. On soumet ensuite le creuset à une chaleur intense afin d'amener son con tenu à Pétât d'une masse -d'une consistance uniformément liquide. Lorsque la fusion est sur le- point, de se produire et à peu près vingt minutes- avant que la masse soit com plètement fondue pour la coulée, on y ajoute <B>453,6</B> grammes de ferro-titane.
Cet intervalle de temps- doit être tel après l'addition du titane, que celui-ci ait juste le temps néces- sairë de se dissoudre intimement à travers toute la- masse de métal. . Pour couler -le produit fini, on emploie des moules, par exemple des moules de sable. Ces- moules peuvent être munis de coquilles, à volonté, notamment pour favoriser le re froidissement .uniforme qui réduit au minimum les efforts internes du moulage. L'acier Fondu à outils rapides est coulé directement dans les moules, et les pièces moulées dans ceux-ci ont, après refroidissement, la forme voulue des outils rapides jusque et y compris le tranchant.
La surface de ces outils peut être 'nettoyée au-moyen d'une sableuse, et pour la préparation du fini du bord tranchant, le polissage ou l'aiguisage de certaines parties de l'outil, la-pièce coulée peut être recuite, meulée a. certains points ou machinée et puis finalement traitée à chaud.
Une coupe agrandie de l'outil coulé ainsi produit est représentée à la fig. 1, qui montre la cassure générale uniforme et homogène de l'acier coulé. Cette cassure ne présente nulle compacité; nul allongement ou autre _défor- mation, aucune ligne de stratification pro venant du martelage, laminage ou de toute autre force du forgeage. Il n'y existe aucun dérangement dans le groupement uniforme général des molécules tel qu'il se forme lorsque la matière passe de l'état liquide à l'état solide.
Le produit a une texture ou structure interne uniforme- et il est dépourvu de souf- flures ou de poches à gaz nuisibles. Cet outil coulé représente un outil supérieur. Les différentes matières incorporées dans le fer peuvent être considérées comme- rem- . plissant différentes fonctions dans Paméliora- tion de la matière: Sous ce rapport les ma tières de l'alliage sélectionnées en vue du caractère particulier de l'outil, peuvent -être pures ou en combinaison, par exemple avec le fer.
Il est désirable, qu'aucune des matières de l'alliage ne contienne, des quantités nui- cibles de substances telles que le phosphore et le soufre. Moins il y a de ces impuretés volatiles, plus vite s'opère la purification 'de l'alliage.
Le métal SAM est- un alliage du com merce, renfermant du fer, du manganèse;. de l'aluminium et du silicium. Cet alliage épurant est employé comme désoxydant et son action peut être renforcée, par le -manganèse.. Le titane joue également le rôle d'épûratear et contribue à la production de pièces coulées dépourvues de soufflures" par exemple --par l'expulsion de l'azote. De cette façon l'épura tion produite élimine le , gaz de la .masse fondue dans -la production de pièces coulées de structure interne uniforme.
Manufacturing process of sapid steel tools. In the current manufacture of alloy steel tools and in particular high speed tools, it is necessary to first cast the composition of molten metal in the form of ingots and then to work the metal mechanically to give it the shape of the tool you want to make. In this manufacture, the metal is not cast into the finished form for use, because in the first cast the metal has such an internal structure that it is mechanically defective. Attempts have been made to remedy this defective structure by forging or other mechanical treatments, annealing and other heat treatments.
The defective structure of the cast ingots is probably due to the presence of various impurities in the molten metal, such as phosphorus and sulfur, but more so to gaseous substances enclosed or otherwise associated with the metal.
Next. In accordance with the present invention, the causes which produce the defective structure of the ingot are eliminated by producing a molten composition of such purity before casting that the latter can be made directly in the approximate form of. the desired tool; thus eliminating cost forging and other similar operations.
This result is achieved according to this invention by preparing a melt having the desired composition, purifying this mass to remove impurities therefrom which could produce defects in the tools and molding the melt directly into the approximate shape of the mass. tools to be manufactured.
The process can be carried out, in part, as follows: In a graphite crucible; 20 parts of iron are introduced, preferably refined iron. This iron is in small fragments and we add 251/4 parts of ferro-tungsten to 80% tungsten or 20 parts of tungsten.
712 parts .de ferrochrome 60% chromium or _412 parts chromium, and parts ferro-vanadium: 30% vanadium or 112 parts. vanadium.
To a total load thus formed of 45.360 kg, 85 grams of ferromanganese are now added with 226., 8 grams of Lion brand SAM metal. On this mass, another 40 parts of iron are packed to complete the charge. The crucible is then subjected to intense heat in order to bring its contents to the solid mass of a uniformly liquid consistency. When melting is about to occur and about twenty minutes before the mass is completely melted for casting, <B> 453.6 </B> grams of ferro-titanium is added thereto.
This time interval should be such after the addition of the titanium that the titanium has just enough time to dissolve intimately throughout the mass of metal. . For casting the finished product, molds are used, for example sand molds. These molds can be provided with shells at will, in particular to promote the re-cooling .uniform which minimizes the internal forces of the molding. Quick tool molten steel is poured directly into the molds, and the castings therein have, after cooling, the desired high speed tool shape up to and including the cutting edge.
The surface of these tools can be cleaned with a sandblaster, and for preparing the finish of the cutting edge, polishing or sharpening parts of the tool, the cast can be annealed, ground. at. some points or engineered and then finally heat treated.
An enlarged section of the cast tool thus produced is shown in fig. 1, which shows the general uniform and homogeneous fracture of the cast steel. This break does not exhibit any compactness; no stretching or other deformation, no stratification line from hammering, rolling or any other force of forging. There is no disturbance in the general uniform grouping of molecules as it is formed when matter changes from liquid to solid.
The product has a uniform internal texture or structure - and is free from blisters or harmful gas pockets. This cast tool represents a superior tool. The different materials incorporated in the iron can be considered as- rem-. plying different functions in improving the material: In this connection the materials of the alloy selected for the particular character of the tool, can be pure or in combination, for example with iron.
It is desirable that none of the materials of the alloy contain harmful amounts of substances such as phosphorus and sulfur. The less of these volatile impurities, the faster the purification of the alloy takes place.
SAM metal is a commercial alloy containing iron, manganese ;. aluminum and silicon. This purifying alloy is used as a deoxidizer and its action can be reinforced, by the -manganese .. Titanium also plays the role of purifying and contributes to the production of castings devoid of blowholes "for example - by the expulsion of nitrogen In this way the purification produced removes gas from the molten mass to produce castings of uniform internal structure.