Brevet FR2012547A1 — publié le 19700320

La présente invention concerne d'une part un procéda d'élabo- ration d'aciers de décolletage allies au soufre et/ou au plomb, contenant du tellure comme élément d'apport supplémentaire amé- liorant l'usinabilité par enlèvement de copeaux, et, d'autre part, les aciers de décolletage fabriqués selon ce procéda. Comme on le sait, le tellure réagit de telle sorte avec les sulfures de manganèse précipitant pendant le refroidissement de l'acier, qu'il stabilise les sulfures, c'est-à-dire qu'il leur résistance à la déformation pendant le façonnage à chaud ultérieur. Par conséquent, les sulfures se présenteront dans l'a- cier laminé ou étiré sous une forme plus aphéroidale que ce n'est habituellement le cas, ce qui augmente d'autant l'usinebilité. Si le tellure ajouté jusqu'à présent à l'acier liquide sous la forme élémentaire a un effet favorable, on enregistre en contre- pertie plusieurs inconvénients : a) une perte au feu importante au cours de l'apport; b) résultant de ce phénombne, des frais élevés pour l'aspira tion des vapeurs toxiques de tellure; c) une grande inflammabilité du mélange d'addition préparé de grains de plomb et de tellure, en raison des étincelles et du chaux fage au cours de la coulée, de sorte que l'apération de coulée d'en trouve perturbée; d) une grande fragilité de l'acier pendent son façonnage à chaud. Le but de l'invention est de supprimE ou tout au moins de re- duire dans une large mesure les incenvénients importants ci-dessus. Les inconvénients a) à c) résultent dSune part du bas point de fusion et de la tension de vapeur élevée du tellure et reposent, d'autre part, sur la très forte affinité existant entre le plomb et le tellure (Pb+Te --e, PbTe, à réaction exothermique). Le comportement chimique du tellure explique lginconvénient d). Eléments du groupe VI du système de classification périodique, le tellure et le soufre sont apparentés. L'affinité de ces deux éléments est très élevée pour le manganèse et un peu moins pour le fer. Toutefois, contrairement au soufre, le tellure montre une affinité importante pour le plomb. Quand on additionne à l'acier du tellure pur seul ou, avec celui-ci, du plomb, la majeure partie du tellure se combine bien pen- dant la solidification du lingot sous forme d'un composé MnTe qui ne présente pas d'incohvéniente, une petite partie, toutefois, se combinant au plomb, en ces de présence de celui-ci, dans la prop-ortion stoschiométrique PbTe, et la reste sous forme de FaTs.. Les températures de fusion de ces deux derniers composés se situent autoux de 900 et 800 C respectivement. Pendant la façpmmage à chaud il te produit de e fit un affaiblissement des liaisons intergranulaires, qui est d'autant plus important que la température de laminage est plus basse. C'est pourquoi, dans la pratique, la laminage à la tère chaude devient de plus en plus difficile au fur et à masure que les épaisseurs de sortie décroissent. Essentiallement lecaliéée près des bords das billsttas, la fragilité à chaun peut mener à un rebut totol du matériaux. Pour cotte raison, il ne reste le plus souvent que la posoibilité de veincre cetre difficulté par un leminage à la 2ème chaude. C'est pourquoi en propesa, pour résoudre le problème qui est e l'origine de l'invention, d'ajouter le tellure à l'acier li- quide sous forme d'un alliege à température de fusion élevée, et plus particulièrement d'un alliage composé des constituants de base mang@@èse et tellure. L'invention part e la @@ns@dération selon laquelle il est avantogeux de mettre l'acier on présence d'un tellers qui se présente sès le début sous la forme du composant d'alliage sous laqualle il apporeît par la suite dans l'acier fini. c'est-à-dire comme tellurure de mangonèse. Apparemment, la stabilisation des sulfures est assurés mainte nam@ @@@ le dépèt interstitial de tellurures de manganèse crrespondont à la formule MnT32 et la plus souvant MnTe. Or, las composés des formes @iedesses ont des températures de fusion élevées et leur présence dont l'acier ne présente de ce fait aucun incenvénient. @a sandition pour la réclinstion de tels allisges est une tempéroture de fusion permettant anccre de fondre et ainsi d'incorporer l'alliage introduit sous forme de grains. Par ailleurs, il est sou- haitoble que cette tempéroture de fusion soit aussi élevés que possible afin qu'ul y mit oncore au moment de la formation nouvells de @ép@ts @nteravitimls de MnTe une quantité zuffieamment élevés d'steses de mangen@@@ disponibles pour qu'autant que possible tous les @tomes du teïlure puissont se combiner avec aux. Caci aboutit à un @ffet @e @@@@ina@@ @'eten@@@ à affimité récipraque à l'état liquide. @@@@@@@@@@dérutions en@@@@@ selon l'invention à l'élaboration @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ tion de mangenèse est de l'ordre @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@lure d'envirac @@ à 75%. On respan- tera avantageusement le rapport stoschiométrique du composé Monte. La température de fusion des alliages résultant de la réunion par fusion de tellure pur et dc ferromanganèse affiné se situe approximativement entre 1000 et 1050 C. On a constaté en outre qu'il était avantageux de doser de tel -le sorte ltaddition de tellure que la tensur en tellure de l'acier fini soit comprise entre 0,01 et 0,1%. L'utilisation du procédé selon l'invention offre les avantages suivants s 1. La perte au feu de tellure au cours de son incorporation peut entre considérablement réduite Addition s Tellure pur Tellurure de ma-nganèsa Perte au feu moyenne 27t8% 17,3 % Perte au feu maximale 36,0% 25,9 % Perte au feu minimale 15F7% 3,0 % Nombre de charges 30 30 2. Le dispositif d'aspiration de vapeurs de plomb suffit pour aspirer les vapeurs de tellure émises. 3. Les mélanges de grains de plomb et de tellure de manganèse préparés ne sont plus inflammables. 4. Le façonnage à chaud en 1ère chaude est amélioré; il est ainsi possible d'obtenir par laminage en 1ère chaude des produits finis pour lesquels normalement seule la 2ème chaude conviendrait. Les figures 1 et 2 mettent en évidence 11 amélioration de l'ap- titude eu façonnage à chaud d'un acier de décolletage semi-calmé allié au MnTe par rapport à -un alliage allié au tellure pur. La figure 1 est une macrographie d'une billette de 80x80mm prélevée au centre dtun lingot, laminée en 1ère chaude et dont lsa- cier a été allié à un alliage MnTe selon l'invention0 La figure 2 est une macrographie correspondante, ltacier, toutefois, ayant été allié au tellure pur. Les billettes laminées issues de ce dernier alliage présentent des fissures de bords profondes, ce qui les rend inutilisables. Par contre, le grand nombre de fissures très petites mais non profondes des billettes en acier allié au MnTe laminées peut être éliminé par meulage dans la mesure où cela paraît nécessaire. En a soumie les mêmes matériaux à plusieurs essais de compression à chaud dans la zone de température comprise entre 950 à 11500, et ceci chaque fois sur trois échantillons prélevés sur le bord de la billette (figure 4) et dans le centre de la billette (figure 3). Las figures 3 et 4 montrent que les échantillons en acier allié au MnTe présentent pour la zone de température allant de 1000 à 1150 C beaucoup moins de fissures baillantes que les échantillons comparatifs en acier allié au tellure pur. A 9500C et moins on ne décela pratiquement plus de différences. Pour les références du mémoire descriptif renvoyant aux figures 1 à 4 Les planches I/2 et II/2 déposées au dossier pourront être consultées à llI*N.P.I. REVENDICATIONS 1. Procédé d'élaboration d'aciers de décolletage alliés au soufre et/ou au plomb et contenant en plus du tellure, caractérisé par le fait que l'on ajoute le tellure à l'acier liquide sous la forms d'un alliage à température de fusion élevée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la fait que l'alliage contenant le tellure est composé des constituants de base manganèse et tellures 3. Procédé selon la revendication 2. caractérisé par le fait que l'alliage contient environ 25 à 36% de manganèse et environ 55 à 75% de tellure, rependant que l'on respecta avantageusement le rapport stoschiométrique du composé MnTe. 4. Acier de décollatage élabroé suivant la procédé selon l'une des revendications 1 S e caractérisé par le fait que sn teneur en tellure se situe approximativement entre 0.01 et 0.1%.