Brevet FR2234376A1 — publié le 19750117

IL existe de nom.breva domaines dtapplication pour un acier allié robuste et tenace présentant nec bonne résistance à l'abrasion et une bonne résilience pour conférer de bonnes caractéristiques de résistance à ltusure, en particulier dans itindustrie de terrassement et de construction.Pour satisfaire à ces besoins, la technique antérieure a mis au point des aciers alliés présentant une teneur relativement élevée en manganèse comprise entre 12 et 14 % et contenant aussi habituellement dtautres éléments d'alliage tels que le molybdène dans une proportion comprise entre 15 et 25 fo. Ces aciers alliés à forte teneur en manganèse présentent une assez bonne résistance à ltabrasion et une très bonne résilience dues principalement à la faculté de ces aciers alliés a forte teneur en manganèse à se durcir sous lteffet des chocs pendant leur usage. Pour autant quton le sache, on ne connalt pas dans la technique antérieure placier allié peu coûteux qui offre la résistance à l'abrasion et la résilience désirées sans la forte teneur en manganèse précitée. Btinvention a pour objet un acier allié présentant une teneur relativement faible en manganèse et, avec l'introduction autres éléments d'alliage en des proportions relativement faibles, une composition d'alliage qui offre une résistance à l'abrasion et une résilience égales ou supérieures à celles des aciers fortement alliés à forte teneur en manganèse de la technique antérieure. Stinvention a encore pour objet un acier allié résistant à ltabrasion du type précité qui subit un écrouissage pendant son usage de manière à améliorer ses caractéristiques de résistance à l'usure, l'acier allié à faible teneur en manganèse conférant les caractéristiques désirées susmentionnées lorsqutil est traité thermiquement d'une manière particulière.Ledit acier allié présente une veneur globale relativement faible en éléments d:alliage,tout en assurant néanmoins une meilleure résistance à l'abrasion et une meilleure résilience pendant son usage; et en étant d'un prix moins élevé que les aciers fortement alliés nécessaires nusowutà présent pour une applicatidn équivalente. L'invention concerne vn acier allié dont le principal élément dtalliage est le manganèse et qui contient d'autres éléments d'alliage en des proportions moindres. Les autres éléments d'al-liage comprennent le nickel, le molybdène, le silicium, le cuivre et le carbone. L'alliage de l'invention contient plus de 1,8 et moins de 2,5 % de manganèse ; de 0,50 à 1,25 o de nickel ; de 0,10 à 0,30 % de molybdène ; de 0,05 à 0,50 % de cuivre ; de 0,15 à 0,)0 % de silicium ; de 0,24 à 0,30 ffi de carbone, le reste étant sensiblement du fer. On laisse se solidifier une masse de l'acier allié en fou". sion contenant les éléments d'alliage dans les plages précitées, puis on traite thermiquement l'acier allié en le trempant à liteau à partir d'une température comprise entre 8710 et 9270C et en soumettant l'acier allié à un recuit à vue température comprise entre 441 0 et 5600 C. On obtient une structure tenace à grain fin ayant une dureté Brinell d'au moins 300. lie nickel a pour effet de modifier et de réduire la fragilité conférée par le manganèse et aussi d'améliorer la résilience et la ténacité. Le cuivre est introduit dans l'alliage principalement pour améliorer sa résistance à la corrosion et, par conséquent,sa proportion peut être habituellement très faible, mais doit être augmentée dans les limites indiquées plus haut, lorsqu'on sait ou prévoit que l'acier allié sera utilisé dans des conditions corrosives. La composition ci-dessus d'un acier allié présente une bonne résistance à la traction comprise entre 11 550 et 15 400 kg/cm2 , une bonne limite élastique comprise entre 9450 et 12 005 kg/cm2 et peut être soumise au procédé classique de soudage et de découpage au chalumeau. Ledit acier allié a la qualité exceptionnelle de subir un écrouissage en service pour améliorer la dureté Brinell initiale d'au moins 15 0, de sorte que sa résistance à ltabrasion est améliorée lorsque la matière est utilisée sur le terrain.La surface écrouie d'une plaque ou soudure est d'une épaisseur d'environ 0,8 mm et c'est cette surface qui présente la meilleure résistance à l'usure et à ltabrasion Audessous de cette surface, l'âme initiale tenace et plus molle de l'acier allié subsiste encore pour conserver la meilleure résilience désirée. Un exemple d'une masse en fusion de cet acier allié comprend 2,20 ffi de manganèse, 0,70 Xo de nickel, 0,20 % de molybdène, 0,10 % de cuivre, 0,25 % de silicium et 0,29 % de carbone, le reste étant sensiblement du fer. il convient de noter que dans cette composition donnée à titre d'exemple, le fer constitue plus de 96 % de la composition et que tous les autres éléments dtalliage combinés constituent moins de 4 % de la composition. La masse solidifiée ayant la composition ci-dessus est trempée à l'eau à partir de 9040G sous un plateau, puis est soumise à un recuit à 4820 C. La dureté de la surface du matériau correspond à une dureté Brinell de 321 en la soumettant à ltes- sai normalisé de Brinell. On a soumis des échantillons identi ques du matériau d'une épaisseur de 9,5 mm à un grenaillage pendant 200 heures et ils ont alors manifesté une augmentation de dureté à 7 > 41 (dureté Brinell). On a soumis ensuite les mêmes échantillons à un grenaillage pendant 300 heures supplémentaires.On a soumis à nouveau les échantillons à un essai de dureté et on a constaté une dureté de la surface de 375 (dureté Brinell?, ce qui représente une augmentation de 17 % par rapport à la dureté initiale de l'acier allié laminé par suite de ltécrouissage provoqué par le grenaillage. La technique de gre-naillage produit des résultats comparables à ceux obtenus par suite de l'abrasion et des chocs subis pendant l'usage de l'acier allié sur le terrain. il est évident pour les spécialistes que la durée et la technique à utiliser dans le processus de trempe et de recuit peuvent être déterminees pour obtenir les résultats voulus. D'après ce qui précède, il ressort que l'invention concerne-un acier allié écrouissable présentant une teneur relativement faible en manganèse et une proportion globale relativement faible en éléments d'alliage qui constituent un matériau de grande résistance mécanique,tenace,résistant à l'abrasion et au choc d'un prix relativement bazU L'acier allié traité ther- miquement répondant à la composition indiquée convient dans essentierlement toutes les applications dans lesquelles on utilisait jusqu'à présent les aciers alliés à forte teneur en manganèse de la technique antérieure. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'acier et au procédé décrits sans sortir du cadre de l'invention REVENDICATIONS 1. Acier allié traité thermiquenent comprenant plus de 1,8 et moins de 2,5 % de manganèse, de 0,50 à 1,25 % de nickel, de 0,10 à 0,30 ffi de molybdène, de 0,05 à 0,50 % de cuivre, de 0,15 à 0,30-% de silicium, de 0,24 à 0,30 % de carbone, le reste étant du fer dans une proportion supérieure à 96,0 % de la composition globale, acier caractérisé entre qu'il présente initialement une dureté d'au moins 300 (dureté Brinell) et qu'il peut entre écroui pour augmenter la dureté initiale d'au moins 15 % afin d'améliorer sa résistance à l'abrasion en service. 2. Acier allié selonla revendication 1, comprenant 2,2 % de manganèse, 0,70 % de nickel, 0,20 % de molybdène, 0,10 % de cuivre, 0,25 % de silicium et 0,29 % de carbone, caractérisé en ce ,eila dureté initiale est d'au moins 311 (dureté Brinell) en ce qi et / peut être écroui pour atteindre une dureté Brinell de 363. 3. Procédé de production d'un acier allié écrouissable résistant à l'abrasion, caractérisé en ce qui consiste à verser une masse en fusion comprenant plus de 1,8 % et moins de 2,5 % de manganèse, de 0,50 à 1,25 % de nickel, de 0,10 à 0,30 % de molybdène, de 0,05 à 0,50 % de cuivre, de 0,15 à 0,30 % de silicium, de 0,24 à 0,30 % de carbone, le reste étant du fer dans une proportion supérieure à 96,0 % de la composition globale, à laisser la masse fondue se solidifier, à tremper à l'eau ledit acier allié à partir d'une température comprise entre 871 o et 9270 C, et à soumettre l'acier allié trempé à un recuit à une température comprise entre 441 o et 560 C.