Brevet FR2001355A1 — publié le 19690926

L'invention concerne un acier à limite élastique élevée pour utilisation à basse température. l'invention fournit un acier qui présente, à basse température, une grande résistance à la traction, une limite élastique élevée, une bonne ductilité, une excellente résistance à l'entaille et une bonne soudabilité. Antérieurement, on a employé à des usages industriels des aciers tels que les aciers calmés à l'aluminium du système Si-Mn. Ces aciers ne conviennent pas toujours à l'utilisation dans un domaine qui nécessite une grande résistance à la traction et une grande ténacité à basse température car ils manquent de résistance à la traction et leur limite élastique -est rerati- vement basse. L'un des buts de l'invention est de fournir un acier économique présentant une excellente ténacité à basse température et qui est basé sur la coexistence de Mn et AIN, sans addition d'éléments coûteux comme Ni etc. Un autre but est de fournir un acier économique pro- sentant une ténacité et une solidité à basse température très supérieures à celles des aciers ordinaires cillés à l'aluminium du système Si-Mn. D'autres buts de l'invention apparattront dans la description suivante et dans les exemples. L'invention propose un acier de grande solidité destine à servir à basse température et qui comprend essentiellement les éléments suivants (pourcentage en poids) 0,10 - 0,20 % C 0,10 - 0,60 % Si 1,00 - 1,50 % Mn 0,10 - 0,30 % Cu 0,10 - 0,40 Cr 0,020 - 0,060 % Al solubilisant 0,008 - 0,020 % N, le reste étant formé de Fe et d'impuretés inévitables. es aciers de l'invention ont une limite élastique et une résistance à la traction très supérieures à celles des aciers usuels susdits, calmés à l'aluminium, du système Si-Mn, @et en outre, leur ténacité à basse température est égale ou supérieure à celle de ces aciers. La quantité de chaque élément dans les aciers de l'invention est restreinte aux gammes indiquées pour lPs raisons suivantes. Avec moins de o,10 % C, la résistance à la traction est diminuée et avec plus de 0,20 ç C, la ténacité à basse température diminue et la soudabilité est moins bonne.Il faut 0,10 0,60 ss de Si et 1,00 - 1,50 % de Mn parce que ce sont des désoxy- dants efficaces et aussi parce qu'ils donnent des aciers peu coûteux qui ont une résistance à la traction et une limite élastique plus élevées ; on ajoute la quantité relativement grande de Mn (1,00 - 1,50 -) parce qu'on obtient une bonne ténacité à basse température. 'les limites supérieures des teneurs en Si et Mn sont respectivement de 0,60 ,; et 1,50 t parce que si l'on dépayse ces limites, la ténacité de l'acier à basse température est altérée.Les limites inférieures des teneurs en Si et Mn sont fixes respectivement à 0,10 % et 1,00 parce que les quantités inférieures à celles-ci ne donnent pas les effets attendus, mentionnes plus haut. On ajoute du Cr et du Cu pour augmenter la résistance à la traction et la limite élastique, la gamme optimale étant de 0,10 - 0,40 % de Cr et 0,10 - 0,30 ss de Cu. On ajoute de l'Al pour stabiliser l'azote en solution dans les aciers scus forme de nitrure d'aluminium, par un traitement thermique tel que la trempe, le revenu ou la normalisation et pour régler la grosseur des grains cristallins de l'acier. L'aluminium solubilisant ci-dessus, utilisé à raison de 0,020 0,060, sméliore très efficacement la ténacité à basse température par suite des interactions du Mn mentionné et du nitrure d'aluminium qui précipite lorsqu'on ajoute une grande quantité de N, de 0,008 - 0,020 %. La limite inFérieure de la teneur en aluminium solubilisant est de 0,020 % car avec une quantité moindre il est impossible de stabiliser complètement l'azote en solution dans l'acien Cette teneur en azote est limitée à la grime ci-dessus, soit 0,008 - 0,020 , qui équivaut à la teneur en aluminium solubili sant de 0,020 - 0,060 %. En utilisant les gammes de composition chimique indiquées ci-dessus, on arrive à obtenir des aciers présentant une grande résistance à la traction, une limité élastique élevée et une excellente ténacité à basse température. L'invention est illustrée par l'exemple suivant Exemple Le tableau I Indique un acier présentant une composi- tion chimique conforme à l'invention. TABLEAU I Epaisseur C si Mn P S Cu Cr AI solu- N total de la S bilisant plaque A 25 mm 0,18 0,38 1,31 0,0017 0,0012 0,12 0,12 0,048 0,0124 B 32 mm 0,19 0,39 1,31 0,0017 0,0012 0,12 0,12 0,048 0,0124 Le tableau II indique les propriétés mécaniques de l'acier du tableau I, après normalisation. TABLEAU II Essai de résistance à la traction Epaisseur Limite élas- Résistance à Allonge- Résistance au choc de la tique Kg/mm la traction, ment, % Charpy avec entail plaque (mm) kg/mm le en V, kgm/cm -60 C 0 C Â 25 38,2 kg 55,3 31,0 15,0 33,0 B 32 35,5 54,2 32,0 12,5 27,5 Le tableau III indique les propriétés mécaniques d'un acier selon l'invention, traité thermiquement par trempe à l'eau à 92000 puis par revenu à 660 C, à raison de 70 minutes par 25 mm d'épaisseur de plaque. TABLEAU III Essai de résistance à la traction Epaisseur Limite élas- Résistance à Allonge- Résistance au ioc de la tique, kg/mm la traction, ment,% Charpy avec enplaque, mm kg/mm taille en V, kgm/cm2 60 C 0%C A 25 47,9 59,9 23,0 95,0 37,5 B 32 48,4 59,6 27,0 27,5 37,5 Comme on le voit clairement par l'exemple ci-dessus, les aciers de l'invention gardent après normalsation une grande résistance à la traction d'environ 50 kg/mm tandis eue leur ténacité à ds-s températures aussi basses que - 60 C reste élevée. On comprend que par trempe et revenu, la limite élastique, la résistance à la traction et la ténacité de l'acier à basse température sont encore accrues. En comparaison des aciers usuels caltés à l'aluminium du système Si-Mn, utilisés pour des usages similaires et de prix de revient égal, l'invention fournit des aciers qui ont une résistance à la traction et une limite élastique beaucoup plus élevées (environ 60 kg/mm2 et 48 kg/mm2 respectivement) qu'il n'est possible avec les aciers usuels. Leur ténacité à basse température peut entre égale ou meme supérieure à celle des aciers usuels. Donc, les aciers de l'invention s'appliquent très bien à des domaines tels que les constructions navales etc. pour régions froides, lorsqu'on a besoin d'une grande résistance à la traction et d'une grande ténacité à basse température. Ils donnent d'excellents résultats qui permettent de les utiliser comme aciers de grande résistance. R E V E N D I C A T I O N S 1. Acier à limite élastique élevée pour utilisation à basse température caractérisé par le fat qu'il comprend essentiellement, en poids, 0,10 - 0,20 % C ; 0,10 - 0,60 % Si 1,00 - 1,50 % Mn ; 0,10 -0,30 % Cu ; 0,10 - 0,40 % Cr ; 0,020 0,060 % Al solubilisant ; 0,008 - 0,020 % N, le reste étant formé de Fe et d'impuretés inévitables. 20 Acier à ténacité élevée à basse température caractérisé par le fait qu'il comprend essentiellement, en poids, 0,10 - 0,20 % C ; 0,10 - 0,50 7'3 Si ; 1,00 - 1,50 % Mn ; 0,10 0,30 % Cu ; 0,10 - 0,40 % Cr ; 0,020 - 0,060 % Al solubilisant, 0,008 - 0,020 % N, le reste étant formé de Fe et d'impuretés inévitables.