Brevet FR2034380A1 — publié le 19701211

La présente invention concerne les électro:de$ poùr le #echargement résistant à l'usure des pièces en acier, et plus particulièrement- les électrodes comportant une galn-e- en acier à faible teneur en carbone et contenant une charge pulvérulente. L'électrode proposée est prévue surtout pour le rechargement mécanisé sous flux, mais peut également etre utilisée pour le rechargement dans un milieu protecteur gazeux. On sait que pour le rechargeme#t#mécanisé'desdites pieces on utilise des fils en métal allié au chrome-molybdène et au chromesilicium. Le prix de revient des fils de ce type en acier à haute résistance est élevé, étant donné qu'il est alors indispensable de procéder à un recuit répété et décaper ensuite le fil au cours de son tréfilage. Un autre inconvénient est la pénétration profonde qui résulte du soudage sous flux, ce qui nécessite l'augmentation du nombre de couches et entraine une consommation élevée de fil Il est plus économique et plus rentable d'utiliser l'électrode de type connu, généralement utilisée pour le rechargement des cylindres de laminage et pièces analogues, et dont la charge contient 40% de ferro-tungstène, 13,5% de ferro-chrome, 3,5% de ferro-vanadium, 2,5% de ferro-manganèse, 2% de ferro-silicium, 0,8% de graphite.Ce fil permet d'obtenir un métal d'apport contenant 0,35% de carbone, 0,8% de silicium, 0,9 de manganèse, 2,5% de chrome, 8,5% de tungstène et 0,3## de vanadium. La résistance à l'usure de la couche de rechargement est très élevée, mais ici l'inconvénient réside dans la faible résistance à la#fissuration lors d'échauffements et refroidissements répétés (endurance thermique), et, d'autre part, l'usinabilité est insuffisante. Le premier inconvénient entrain souvent le décollage de particules à la surface des cylindres rechargés par suite du développement du réseau de fissures. L'électrode connue est d'un prix onéreux par suite de sa haute teneur en tungstène coûteux et des frais considérables nécessités par le broyage de matières difficiles à broyer la poudre de ferro-tungstène est de 30% plus chère que le ferrotungstène en morceau, et le prix de la poudre de tungstène obtenue par réduction est encore plus élevé. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. L'invention se propose de mettre au point une électrode qui, pour une oonsommation relativement faible des matières conteuses constituant l'alliage et remplaçant une grande quantité (40do) de ferro-tungstènè difficile à traiter, assunnrit une endurance thermique optimale, une bonne usinabilité et une résistance à l'usure élevée du métal d'apport en présence de températures de service élevées. Cet objectif est atteint en utilisant une électrode pour le rechargement de pièces en acier, qui comporte une gaine en acier à bas carbone remplie dtune charge pulvérulente contenant du ferrochrome, du ferro-molybdène, du ferro vanadium, du ferro-silicium, du ferro-manganèse et du fluosilicate de sodium et dans laquelle, suivant ltinvention, outre les composants indiqués, la charge comporte du chrome métallique et de la poudre de fer. La solution la plus favorable peut Outre obtenue en utilisant un fil-électrode dont la charge contient les composants précités dans les proportions suivantes par rapport au poids total de la charge : 15 à 21 % de ferro-chrome, 6 à 7% de ferro-molybdène, 3,5 à 4,5% de ferro-vanadium, 2,5 à 3,5% de ferro-silicium, 2 à 3% de ferro-manganèse, 4,5 à 6,5% de fluosilicate de sodium, 4 à 5% de chrome métallique, le renie étant de la poudre de fer. Dans l'exposé qui suit il est donné une description détaillée d'un exemple d'exécution de la présente invention. L'électrode proposée est constituée par une bande en acier à bas carbone formant une gaine et qui est remplie d'une charge pulvérulente de telle façon que le taux de remplissage (rapport entre le poids de la charge et le poids total de ltélectrode) soit de l'ordre de 33 à 37% Les composants de la charge ainsi que leurs rapports sont choisis de telle façon que le métal déposé à laide de#l'électrode proposée et en présence d'un flux à faible teneur en silicium, ait la composition chimique suivante : 0,2 à 0,3% de carbone, 0,4 à 0,8% de manganèse, 0,9 à 1 ,3% de silicium, 4,8 à 5,5% de chrome, 0,3 à 0,5% de vanadium, 0,9 à 1,3% de molybdène, jusqutà 0,04 % de soufre et de phosphore, et présente les propriétés les plus proches de celles de l'acier à outillage soumis à un traitement thermique et doué d'une endurance thermique élevée permettant, par exemple, de L'utiliser pourles poinçons d'emboutissage à chaud, dans les moules pour coulée sous pression, etc. La charge pulvérulente comporte du ferro-chrome, du ferromolybdène, du ferro-vanadium, du ferro-silicium, du ferro-manganès du fluosilicate de sodium, du chrome métallique et de la poudre de fer. Les rapports les plus convenables des composants#pulvérulents sont les suivants: 15 à 21% de ferro-chrome, 6 à 7% de- ferromolybdène, 3,5 à 4 D 5% de ferro-vanadium, 2,5 à 3,5% de ferrosilicium, 2 à 3% de ferro-manganèse, 4,5 à 6,5 fo de fluosilicate de sodium, 4 à 5% de chrome métallique, le reste étant constitué par la poudre de fer. La prévention de la fissuration ainsi que l'obtention de la structure de la beinite (troostite en aiguilles) dans le métal déposé sont assurées par une teneur relativement faible en carbone et en molybdène, ainsi que par une teneur plus élevée en silicium par rapport à la composition des électrodes ordinaires de ce type. La présence dans la charge de chrome métallique à point de fusion élevé a aussi une certaine importance, car elle favorise la formation des germes de cristallisation. Le rechargement à l'aide du fil proposé est réalisé sous flux à faible teneur en silicium contenant, par exemple, 22% 22% de Si02, 29% de CaF2 29% de Â1203, 6% de CaO, 11% de MgO, 3% de K2Q, sur une pièce chauffée jusqu'à 350-38O0C. On assure ainsi au métal déposé une dureté de Hr0 42 à 46, l'absence complète de pores dus aux gaz, de fissures, d'inclusions de laitier et autres défauts. Le coefficient de résistance à l'usure du métal d'apport lors du frottement lubrifié par exemple dans les conditions de service ordinaires d'un plongeur de presse hydraulique, est de l'ordre de 6,1. La résistance à la fissuration est caractérisée par les o résultats suivants : après 50 cycles de chauffage jusqu'à 800 et de refroidissement dans l'eau d'un échantillon d'acier contenant 0,3 carbone, 2,5% de chrome, 8,5% de tungstène et 0,7 de vanadium, l'étendue totale des fissures est de 240 mm, tandis que sur le métal déposé à l'aide de l'électrode proposée elle est seulement de 10mm. Le point critique inférieur du métal déposé au cours du chauffage est de 8220C-. Le temps nécessaire à l'usinage des cylindres rechargés à l'aide de l'électrode proposée est de 5~ó inférieur au temps nécessaire pour le rechargement avec l'électrode ordinaire, et ce grâce à une meilleure usinabilite. Pour une meilleure compréhension de l'invention, on donne ci-après un exemple concret d'exécution de l'électrode proposée. Exemple. On considère une électrode dont la charge présente la teneur suivante 17,4% de ferro-chrome, 4,2,%' de chrome métallique, 6,5% de ferro-molybdène, 3,5% de ferro-vanadium, 2,6C;o de #erro-silicium, 2,19 de ferro-manganèse, 5% de fluosilicate de sodium, le reste étant de la poudre de fer. Après rechargement d'une pièce en acier à bas carbone à l'aide d'une électrode de ce type de 3,2 mm de diamètre sous flux à faible teneur en silicium, lorsque l'intensité du courant de soudage est de 320 A et la tension à l'arc de 27V, le métal d'apport présentait la composition chimique suivante : 0,220% de carbone, 5% de chrome, 1 ,1% de molybdène, 0,3% de vanadium, 0,5% de manganèse, 1% de silicium. La dureté de la couche déposée était de HRC =43. Il ressort de l'exposé ci-dessus que l'électrode proposée assure, sans utiliser du ferro-tungstène et avec une faible consommation d'additifs d'alliage (ferro-chrome, ferro-molybdène, ferrovanadium, ferro-silicium, ferro-manganèse) une endurance thermique optimale (résistance à la fissuration lors de chauffages et de refroidissements réitérée une bonne usinabilité (temps nécessaire à l'usinage des pièces rechargées à l'aide de l'électrode proposée inférieur de 3bio à celui nécessité par l'usinage des pièces rechargées à l'aide d'une électrode ordinaire), et une résistance à 1' usure élevée du métal d'apport (coefficient de résistance à l'usure: 6,1). Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équi valents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 -- Une électrode pour le rechargement de pièces en acier, comportant une gaine en acier à faible teneur en carbone remplie d'une charge pulvérulente contenant du ferro-chrome, du ferro- molybdène, du. ferro-vanadium, du ferro-silicium, du ferro-manganèse, du fluosilicate de sodium, ladite électrode étant caractérisée en ce que la charge précitée contient, en outre, du chrome métallique et de la poudre de fer. 2 1 Une électrode suivant la revendication 1 ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle contient 15 à 21# de ferro-chrome, 6 à 7#o' -de ferro-molybdène, 3,5 à 4,5% de ferro-vanadium, 2,5 à 3,5 de ferro-silicium, 2 à 3, de ferro-manganèse, 4,5 à 6,5% de fluosilicate de sodium, 4 à 5,0 de chrome métallique, le reste étant de la poudre de fer.