Brevet FR2257699A1 — publié le 19750808

La présente invention se rapporte à un acier inoxydable ferritique, ayant une dureté remarquablement élevée à la fois dans le métal de base et dans la zone de soudure. Comme cela est bien connu, un acier inoxydable ferritique a un allongement et une résistance au choc inférieurs à ceux d'un acier inoxydable austénitique, et cette tendance augmente lorsque via teneur en chrome augmente. par exemple, lorsqu on les compare au point de vue de la température de transition (vTrs) de la valeur de choc, un acier inoxydable ferritique 12 Cr couramment utilisé (AISI 405) présente une valeur de -10 C, alors qu un autre acier inoxydable ferritique 17 Cr couramment utilisé (AISI 430) présente une valeur d'environ 20 C. Egalement, lorsque la teneur en chrome est plus élevée, la fragilité à 4750C, la fragilité 6 et la fragilité à haute température sont provoquées.Ces fragilités sont pratiquement négligeables si la teneur-en chrome se trouve à un niveau in férieur, comme on le voit dans les qualités 405 et 430, mais leurs effets sont rèmarquablement pires dans le cas d'une teneur en Cr supérieure, telle que l'acier inoxydable 25 Cr (AISI 446). La fragilité à haute température est provoquée par une croissance excessive des grains par suite de la dissolution de carbures de Cr aux hautes températures (11500C ou plus) dans la matrice d'acier, pour former une seule phase de ferrite à teneur élevée en chrome. Ce phénomène se voit souvent, même dans le cas des aciers de qualité 430, dans la zone affectée par la chaleur de soudage et dans la zone à métal déposé qui ont été chauffées jusqu a 1150 C ou plus. La dureté de la zone de soudure peut être principalement retrouvée par recuit entre 730 et 790 Cs mais, dans le cas d'un acier dans lequel les grains se sont développés d'une manière excessivement gros sière, il y a peu de récupération. Pour cette raison, dans la pratique courante, la chaleur mise à l'entrée est maintenue à une valeur aussi faible que possible afin de limiter la croissance excessive des grains. Ordinairement, pour maintenir la dureté de la zone de soudure d'un acier inoxydable ferritique, il est nécessafre-d'empé cher la croissance des grains de ferrite, et en meme temps, d'utiliser une matière en acier à teneur en chrome maintenue à une valeur aussi faible que possible, pour supprimer la fragilité à haute température. Cependant, l'utilisation d'une matière en acier à teneur en chrome abaissée induit la transformation en martensite de ltacier par suite de la formation d'austénite, et, suivant la teneur en carbone, cela provoque inévitablement un durcissement de l'acier par suite de la martensite.En conséquence, on a pris di-verses mesures telles que 11addition de Ti, de Nb, etc. mais, dans le cas d'un acier inoxydable à teneur en chrome supérieure à, celle de l'acier AISI 430, l'acier a davantage de tendance à devenir une seule phase de ferrite quand Ti est ajouté parce que Ti fixe le carbone si bien que ceci n'est pas suffisant pour empêcher la croissance des grains et, ainsi, l'acier est susceptible de devenir fragile.Tel que présenté dans le tableau 1, la valeur de choc de l'acier AISI 430 est environ 6 kgm/cm2 à la température ambiante (25 C), alors que la valeur de choc dans une zone de soudure du même acier est très faible, la valeur étant de 0,6 kgm/cm2 Au contraire, l'acier 430 avec addition de ,-Ti dans le but indiqué ci-dessus présente une valeur de choc de 16 kgm/ cm à la température ambiante et a zone de soudure présente une valeur de choc de 17,8 kgm/cm2;; ainsi, il y a donc unè amélioration remarquable de la dureté à la fois dans le métal de base et dans la zone de soudure, mais presque pas d'amélioration en ce qui concerne la température de transit-ion, c'est-à-dire quelle est +70C dans le, métal de-base et +15 C dans la zone de soudure. En particulier, à une faible température inférieure à -200C, l'acier présente une valeur de 2 dans le métal de base et de 0.5 kgm/cm choc de 1 kgm/cm2 dans le métal de base et de 0,5 kgm/cm dans la zone de soudure et, ainsi, on n'obtient presque pas d'amélioration de la dureté. TABLEAU 1 Résultats du test de Charpy, avec entaille en V, pour des aciers inoxydables ferritiques. Métal de base Temperat ure ( C) -25 0 25 50 Echantil lon No. -I 1 - 2,8 6,3 8,8 11,2 11,9 2 1,0 2,0 6,0 9,0 10,0 3 0,9 2,3 16,0 17,5 17,5 TABLEAU I (Suite) Zone de soudure Remarques corres Température -25 0 25 50 75 pondant à la qua ( C) lité AISI 1 2.0 1,6 2,9 7,2 6,8 405 selon la lit térature 2 0,5 0,5 0,6 0,7 0,9 430 3 0,5 0,4 17,8 18,5 18,7 Ti ajouté 430 Les mesures sont obtenues à partir de pièces expérimenta- les sous-dimensionnées (t = 5). Tel que décrit ci-dessus, on comprend que l'addition de Ti à un acier inoxydable ferritique a des effets remarquables sur la dureté à la température ambiante, mais il ne contribue pas à une amélioration de la dureté aux basses températures. En conséquence, un des objets de la présente invention est de prévoir un acier inoxydable ferritique exempt des difficultés indiquées ci-dessus, ayant une dureté remarquablement améliorée à la fois dans le métal de base et dans la zone de soudure, et présentant une excellente résistance à la corrosion (telle que mesurée par le test de la pulvérisation de sel et le test de Huey) dans la zone de soudure, d'une façon semblable ou supérieure à celle du métal de base La demanderesse a réalisé diverses études importantes sur les effets de divers éléments d'alliages sur la dureté d'un acier inoxydable ferritique, et a trouvé que la dureté d'un acier inoxydable ferritique, à la fois dans le métal de base et dans la zone de soudure, particulièrement la dureté à basse température, peut être améliorée sans endommager d'autres propriétés mécaniques et l'aptitu dè de l'acier à hêtre travaillé, par addition de Mn et de Al avec des teneurs contrbolées en SenNetenSi, en plus des effets dus aux éléments d t alliage connus (principalement Ti). La demanderesse a trouvé que d'excellentes propriétés diverses pOuvaient être obtenues quand l'addition de Ti, qui est un élément important à ajouter dans la présente invention, est limitée à la gamme de 0,05 à 0,2 %, mesuré sur la base de la quantité de Ti en solution solide dans la matrice d'acier, à savoir la quantité efficace de Ti pour améliorer la dureté d'un acier inoxydable ferritique à la fois dans le métal de base et dans la zone de soudure, pourvu que la quantité efficace de Ti soit égale à Ti total (4 x % de C +124/7x% de N). En outre, la demanderesse-a trouvé qu'une petite quantité de Nb est également efficace pour améliorer la dureté, à la fois du métal de base et de la zone de soudure, de l'acier inoxydable lorsque Ti, Al et Mn sont ajoutés avec des teneurs contrElées en C, en N etenSi Dans les cas indiqués ci-dessus, comme le carbone est fixé par la formation de carbures on empêche la formation d'austénite et la transformati on en martensite et, ainsi, on empêche le caractère granuleux plus marqué des grains de ferrite, si bien que la dureté dans la zone de soudureode l'acier peut tre améliorée. Les caractéristiques de la présente invention résident dans la prévision d'un acier inoxydable ferritique ayant une dureté élevée à la fois dans la zone de soudure et dans le métal de base, comprenant (1) C 4 0,05 % Si # 0,7 % Mn = 1,0 % - 2,5 % (exclusivement) Cr = 10 % - 19'% (exclusivement) Ti = 5 x % de C - 0,5 ss N 4 0,03 % Al # 0,5 % Compléments :: Fe et les impuretés inévitables (2) l'acier inoxydable ferritique tel que défini en (1) ci dessus, dans laquelle la quantité de Tu est 0,05 - quantité de Ti efficace # 0,2 % où la quantité de Ti efficace est égale à Ti total - (4 x % de C + 24/7 x % de N) (3) un acier inoxydable ferritique ayant une dureté élevée- à la fois dans la zone de Soudure et dans le métal de base et une excellente aptitude à être travaillé, comprenant C # 0,05 ss Si # 0,7 % Mn = 1,0 à 2,5 % (exclusivement) Cr = 10 % à 19 % (exclusivement) N # 0,03 % Al # 0,5 % (Nb + Ti)=( de C) x 5 à 0,6 % complément = Fe et des impuretés inévitables Les raisons des limitations des éléments d'alliage dans la présente invention sont expliquées ci-dessous Le carbone dilate la zone J dans le diagramme de phases d'un acier au chrome, produit de l'austénite suivant la teneur en chrome et produit de lamartensite selon la vitesse de refroidissement après le chauffage.En conséquence, la teneur en carbone doit être maintenue à une valeur aussi faible que possible, parce que a teneur en excès endommage la dureté, ainsi que l'aptitude de l'acier à entre travaillé, dans une zone affectée thermiquement; ainsi, sa limite supérieure est réglée à 0,05 %. Une gamme préférable de teneurs en carbone ne dépasse pas 0,03 %. Bien qu'il soit souhaitable de maintenir la teneur en silicium à une valeur aussi faible que possible3 parce que le silicium dégrade la dureté d'un acier inoxydable ferritique, la présence d'une petite quantité de silicium ne peut pas être évitée parce qu'il est indispensable pour les réactions de fabrication d'acier, et une teneur en silicium excessivement faible abaisse la résistance à l'oxydation de l'acier aux températures élevées. Ainsi, la teneur en silicium est limitée à une valeur non supérieure à 0,7 . Le manganèse est efficace pour améliorer la résistance à la traction, la limite élastique et la dureté, sans abaisser ltallon- gement et la réduction de surface, et il est également efficace pour améliorer l'aptitude de l'acier à être travaillé à chaud. Bien que les effets dus au manganèse dépendent de la teneur en carbone, ils sont remarquables pour une teneur en manganèse supérieure à 1,0 %, pour autant que la teneur en carbone ne soit pas supérieure à 0,05 S. D'autre part, une teneur excessive en manganèse produit une austénite instable qui se transforme en martensite durant le refroidissement, entralnant une dégradation de diverses propriétés, particulièrement la dureté. En conséquence, la teneur en manganèse est limitée à une gamme de 1,0 ffi à 2,5 % exclusivement. Ce qui doit être noté ici, c'est que le manganèse améliore remarquablement la dureté de la zone de soudure par un effet synergique avec Ti, A1, C et N. La demanderesse a trouvé, d'après des études importantes qu'elle a conduites, que le manganèse non seulement améliore les propriétés de la matière, tel que mentionné ci-dessus, mais améliore également remarquablement la dureté de la zone de soudure s'il est ajouté avec une quantité appropriée de Ti, de Al, de C et de N. Le titane a une grande affinité pour C et N et il forme avec eux TIC et TIN, si bien que la formation de TIC et de TIN empêche la granulation plus marquée des grains de ferrite- et abaisse les teneurs en C et en N dans la matrice de ferrite, en améliorant ainsi remarquablement la ductilité de la zone de soudure. Cependant, comme TIC et TiN précip-itent dans les limites de grains,l'addition de Ti seul n'est pas suffisante pourÉaméliorer la dureté dans la zone de soudure et il est nécessaire de -limiter la précipitation de TIC et de TiN dans les limites de grains. Pour cette raison, l'addition de Ti est limitées à 5 x % de C - 0,5 %.Cependant, sur la base de la découverte telle qutindiquée ci-dessus suivant laquelle l'addition de Ti est efficace seulement sous la forme de solution solide, on a en outre limité cette addition afin de satisfaire à la condition suivante 0,05 % # quantité de Ti efficace # 0,2 % et le manganèse a été ajouté en quantité comprise entre 1,0 % et 2,5 , afin de passer en revue les effets de l'addition de manganèse se sur le comportement de TIC et de TiN dans les limites de grains et sur les propriétés de choc.Les résultats ont montré que l'addition de manganèse limite la précipitation de TIC et de TIN dans les limites de grains, et, en ce qui concerne les propriétés de choc également, l'énergie absorbée (par le test ae Charpy avec entaille en V) des zones de soudure augmente et la température de transition s'abaisse lorsque l'addition de manganèse augmente. Ainsi, les effets de Mn, de Ti, de C et de N sur la dureté de la zone de soudure proviennent de l'effet synergique dû aux faits suivants. L'addition de Ti produit TIC et TiN pour (1) limiter la granulation plus marquée des grains de ferrite, et (2) abaisser C et N dans la matrice de ferrite. L'addition de Mn limite la précipitation de TIC et de TiN dans les limites de grains. Pour développer complètement les effets indiqués ci-dessus, Minet Ti doivent être compris dans les gammes suivantes 1,0 % # Mn 4 2,5 % (exclusivement) 0,05 % 4 [Ti efficace] = T.Ti - (4 ss de C - 24/7 - de N) f 0,2 % Les raisons de la définition des limites supérieure et infé rieure de Mn ont déjà été présentées précédemment. Le chrome est un élément principal pour fournir la résistance à la corrosion et la résistance à l'oxydation. Pour une teneur en chrome inférieure à 10 %, la résistance à la corrosion et la résistance à l'oxydation s'abaissent fortement, mais, d'autre part, pour une teneur en chrome au-delà de 19 %, la ductilité et la dureté diminuent. Ainsi, la teneur en chrome est définie dans la gamme allant de 10 ss jusqu'à une valeur non supérieure à 19 %. On exige que l'aluminium soit présent en quantité telle qu'ordinairement ajoutée comme agent désoxydant, afin d'affiner la dimension de grains par l'intermédiaire de sa dissolution comme solution solide dans la matrice d'acier et d'améliorer la dureté des zones de soudure. Cependant, si la teneur en aluminium dépasse 0,5 J l'aptitude de l'acier à tre travaillé et sa ductilité se dégradent. Une teneur préférable en aluminium n'est pas supérieure à 0,05 - L'azote est un produit de formation d'austénite etxil a des effets semblables à ceux du carbone.En conséquence, une grande teneur en azote n'est pas souhaitable. Egalement, l'azote se combine avec Al et Ti pour former A1N et TiN et supprime la granulation plus marquée des grains mais, essentiellement, il compense les effets de Al et de Ti. En conséquence, la limite supérieure de la teneur en azote est définie à 0,03 %. Le phosphore est-limité-à une valeur non supérieure à 0,04 parce qu'il dégrade la dureté, et la limite supérieure du soufre est de 0,03 y parce que le soufre provoque souvent la corrosion par pi sûres lorsqu'on ajoute de l'aluminium. En outre, dans la présente invention, on peut ajouter jus qu'à 2,0 ss de nickel dans le but d'améliorer la résistance, si cela est nécessaire. Le niobium, de manière semblable au titane, est efficace pour fixer le carbone et l'azote par formation de carbure et de nitrure; il empêche la formation d'austénite et la transformation en martensite et empêche simultanément la granulation plus marquée des grains de ferrite. Dans ce but, le niobium est ajouté sous la forme de (Nb + Ti) en quantité non inférieure à 5 fois la teneur en carbone. Cennndant,une addition excessive de niobium provoque une fissuration (fissure à haute température et fissure à froid) dans les iones de soudure. La limite supérieure possible du niobium qui ne. provoque pas de fissuration présente une corrélation avec l'addition de titane et augmente- proportionnellement à cette addition. Dans le cas de l'addition de niobium seul, quand le niobium est ajouté en quantité dépassant 0,3 , la fissuration est provoquée durant le soudage, mais, quand 0,2 % de titane est présent, le niobium peut être ajouté jusqu 'à 0,4 ffi sans provoquer de fissuration.En outre, lorsque 0,5 ffi de ti tane est. présent, on peut ajouter en toute sécurité jusqu'à 0,8 % de niobium. Cependantss à partir du point de fluidité de la masse métallique fondue au moment du soudage, il est nécessaire de maintenir le total (Ti + Nb) à une valeur non supérieure à 0,5 %. En outre, quand le titane est ajouté en excès, des défauts à la surface fragile, couramment appelés bandes ou stries de Ti, se produisent quelquefois à la surface d'une tôle d'acier laminé à froid mais, si une partie de ce Ti en excès est remplacé par Nb, ce défaut en surface est empêché. Des tales d'acier ayant ce défaut en surface sont souvent peu convenables pour des applications où l'on donne à l'état en surface une grande importance, par exemple lorsque la surface d'acier exposée est utilisée pour profiter du lustre dentroir.unique, inhérent à l'acier inoxydable. Pour l'utilisation dans des applications telles que celles indiquées ci-dessus, il est souhaitable dé maintenir la teneur en titane à une valeur inférieure à 0,2 %, d'augmente ter la teneur en niobium, et de contrôler la quantité-totale de (Nb + Ti) entre 5 et 6 fois le pourcentage de carbone afin d'éviter le défaut en surface.Dans le cas de l'addition du titane seul, pour empêcher la dégradation de.l'état en surface provoqué par les défauts de surface tels que les bandes ou stries de Ti et la formation de ni trure, d'oxyde et de carbure de titane, il est également efficace que le titane soit contenu dans la couche inférieure de l'épaisseur de la plaque et qu'il n'y ait pas de titane dans les couches en surface, ou qu'une très faible quantité de titane-soit contenue, suivant une gamme qui ne dégrade pas l'état en-surface. La t81e d'acier inoxydable dans laquelle la teneur en titane efficace est définie selon la présente invention présente une valeur de Rankford excellente, qui est la valeur de r indiquant l'aptitude à ltemboutissage profond. .3ien qu'il reste encore à ex pliquer théoriquement la raison de l'amélioration de la valeur de r, on suppose qu'unie texture ayant efficace pour l'amélioration est obtenue par l'addition de titane.C'est un autre avantage de ltacier inoxydable selon la présente invention qui est presque exempt d'usure en sillons ou de formation de bandes, qui est une configuration de stries ou de bandes apparaissant dans la direction de traction à la surface d'acier inoxydable ferritique 17 Cr. La présente invention sera maintenant décrite avec plus de détails en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 représente les effets des teneurs en titane efficace et des teneurs en manganèse sur la dureté des zones de soudure ; les conditions sont les suivantes : soudage TIG : t = 3,8 mm, 220 A - 14 V - 20 cm/mn; pièce pour le test de choc : t = 2 mm, entaille en V de 2 m/m; la composition de base de l'acier est : 0,04 % de C, 0,2 % de Si, 18 % de Cr, 0,1 % de Al et 0,01 % de N, et La figure 2 représente les effets des teneurs en titane efficace et des teneurs en carbone sur la dureté des zones de soudure; les conditions de la soudure TIG et les particularités de la pièce pour le test de choc sont les mêmes que précédemment, la composition de base de l'acier étant : 0,2 % de Si, 1,4 % de Mn, 18,5 % de Cr, 0,015 % de Al, 0,01 % de N (fusion sous vide). ta corrélation entre la teneur en titane et les teneurs en Mn et en C a été décrite précédemment. La aemanderesse a réalisé des études ultérieures sur les corrélations et a confirmé les corré lations telles que présentées sur la figure 1 et sur ia figure 2. Sur la figure 1, les quantités de Ti efficace sont portées graphiquement sur l'axe horizontal et la température en C pour atteinre vE = 5 kgm/cm2 des zones de soudure est portée sur l'axe vertical, pour diverses teneurs en manganèse égales à 0,5 %, 1,0 %, 1,5 % et 2,0 %. On voit, dtaprès la figure 1, que lorsque la teneur en titane efficace est comprise entre 0,05 et 0,2 %, ce qui est dans le domaine de protection de la présente invention, et que la teneur en manganèse est 0,5 %, la température est de -150C au maximum, et, quand la teneur en manganèse est 1,0 % avec la même teneur en titane, la température est -250C. Au contraire, quand la teneur en manganèse est comprise dans le domaine de-protection de la présente invention, la température présente une valeur de -50 C au maximum, pour une teneur en manganèse de 1,5 %, et de -600C pour une teneur en manganèse de 2,0%. Cela signifie que l'acier inoxydable de la présente invention présente une dureté deux ou trois fois plus importante que celle obtenue par les aciers classiques. Ainsi, dans les aciers inoxydables ferritiques classiques le manganèse peut Etre ajouté seulement jusqu'à une valeur d'environ 1,0 ffi alors que, dans la présente invention, on peut ajouter une grande quantité de manganèse en relation avec la teneur en titane efficace, sans sacrifier l'aptitude de l'acier à être travaillé, et on peut aussi obtenir une excellente dureté dans la zone de soudure. La figure 2 présente les effets des teneurs en titane efficace et des teneurs en carbone sur la dureté dans îa zone de soudure. Sur la figure, les quantités de titane efficace sont portées graphiquement sur l'axe horizontal et les valeurs de choc (valeur d'énergie absorbée à -20 C en kgm/cm) de la zone de soudoure sont portées le long de l'axe vertical.Comme on le comprend d'après la figure, quand la teneur en carbone n'est pas supérieure à 0,05 %, particulièrement non supérieure à 0,03 % et que la quantité de titane efficace est comprise entre 0,05 et 0,2 , tel que défini dans la présente invention, l'énergie abs-orbée à -200C présente une valeur très élevée allant de 8 kgm/cm2 à 17 kgm/cm2, alors que l'acier dit AISI 430, qui est un acier inoxydable ferritique classique ayant des teneurs élevées en C et en Si, et un autre acier inoxydable ferritique classique ayant la meme composition de base mais des teneurs abaissées en C et en Si et contenant Ti, présentent seulement de très faibles valeurs d'énergie absorbée respectivement égales à 0,4 kgm/cm et 0,8 kgm/cm (lignes en pointillé), tel que présenté dans la partie inférieure de la figure 2. Ainsi, on comprend, d'après la figure 1 et la figure 2, que, lorsque la teneur en titane efficace est comprise entre 0,05 et 0,2 %, alors que la teneur en carbone n' est pas supérieure à 0,05 % et que la teneur en manganèse est comprise entre 1,0 % et 2,5 ffi exclusivement dans la présente invention, la température pour atteindre vE = 5 kgm/cm2 et la valeur d'énergie absorbée dans la zone de soudure présentent respectivement une valeur élevée, et on comprend facilement que l'acier inoxydable selon la présente- invention est excellent par comparaison avec les aciers inoxydables classiques. La présente invention sera plus clairement comprise d'après les exemples suivants. EXEMPLE 1 Diverses compositions d'acier modifié, basées sur de l'acier à 17 % de de Cr, ont été préparées et la dureté dans le métal de base et la zone de soudure a été estimée. Pour contrôler strictement les teneurs en éléments tels que C, N, O, Al et Ti, les compositions d'acier ont toutes été préparées suivant un poids de 50 kg par fusion sous vide.Les lingots d'acier ainsi obtenus ont eté forgés en brames, et laminés à chaud pour obtenir des tôles d'acier laminé à chaud de 6 mm d'épaisseur Les tôles d'acier ont été recuites à 8600c pendant 60 minutes sous vide, lentement refroidies jusqu'à 6000C, sorties du four de recuit et refroidies dans l'air Ensuite, on a préparé des pièces expérimentales sous-dimensionnées pour le test de Charpy avec entaille en V, de 5 mm d'épaisseur, et-on les a soumises au test de choc pour estimer la dureté dans une matière non soudée. En ce qui concerne les tests de choc de la zone de soudu re, ces tests ont été réalisés comme indiqué ci-dessous. Les tales d'acier laminé à chaud, soudées bout-à bout par le soudage dit TIG, et des pièces pour le test de Charpy ont été préparées en fournissant une entaille en V de-2 mm au centre de la zone de soudure, et les tests ont été réalisés dans l'état tel que soudé. TABLEAU 2 Compositions d'acier et valeurs de choc Echan- ; Remarques ComPositions d'acier till-on I C Si Mn Ni Cr Al Ti N Nb N0 A AISI 430 0,07 0,52 0,54 16,9 - - 0,025 B 430 à fai- 0,01 - 0,40 0,54 16,8 - - 0,013 ble teneur en carbone C 430 conte- 0,01 0,50 0,57 16,5 - 0,31 0,015 nant Ti D 430 conte- 0,01 0,09 0,15 16,7 0,02 0,33 0,011 nant Al. Ti E Présente 0,01 0,15 1,48 16,8 0,02 0,30 0,009 invention F F pas d'addi- 0,01 0,16 1,52 15,6 - 0,32 0,010 tion de Al G G Présente 0,03 0,18 1,02 15,5 0,03 0,33 0,014 invention H Présente 0,01 0,14 1,12 13,2 0,01 0,31 0,011 invention TABLEAU 2 (Suite) I I Présente 0,01 0,16 1,53 18,5 0,02 0,30 0,012 invention J Présente 0,01 0,14 1,40 16,8 0,02 0,32 0,013 invention K Présente 0,03 0,15 1,80 16,5 0,03 0,34 0,011 invention L Présente 0,036 0,24 1,00 - 17,8 0,02 0,19 0,026 0,10 invention M Présente - 0,044 0,51 0,91 - 17,6 0,02 0,33 0,024 0,12 invention N Présente 0,036 0,18 1,00 - 17,8 0,12 0,19 0,026 0,10 invention Echan- Remarques Valeurs de choc tillion Métal de base Zone de soudoure n -20 C 0 C 20 C 40 C -20 C 0 C 20 C 40 C A AISI 430 1,0 2,0 6,5 7,2 0,6 0,5 0,6 0,7 B 430 à fai- 1,3 2,1 6,5 8,0 0,6 0,5 2,5 4,0 ble teneur en carbone C 430 conte- 0,9 2,3 16,0 17,2 0,5 0,4 17,8 18,1 nant Ti D 430 conte- 4,1 6,5 16,5 18,5 0,8 3,2 15,2 16,0 nant Al.Ti E Présente 10,8 12,1 16,0 17,3 8,7 11,2 14,5 17,2 invention F pas d'addi- 5,0 7,2 16,8 18,2 0,9 1,8 15,2 16,4 tion de Al G Présente 8,3 10,1 15,3 16,5 6,2 9,8 15,2 18,1 invention H Présente 14,2 15,1 17,2 16,8 12,6 14,3 16,3 18,5 invention I Présente 9,2 11,7 14,5 16,0 6,0 10,5 14,3 14,7 invention J Présente 11,2 12,4 16,4 17,5 9,1 11,9 16,3 17,9 invention K Présente 9,5 11,2 15,8 17,2 7,3 10,8 15,8 17,9 invention L Présente 10,1 16,3 18,0 18,6 6,1 11,8 14,4 15,4 invention M Présente 9,0 16,5 18,0 18,8 4,5 10,8 14,4 15,5 invention N Présente 11,5 16,3 18,0 18,4 6,1 11,8 14,4 14,2 invention L'échantillon A correspond à l'acier dit AISI 430 et présente une température de transition entre 10 et 20 C, et une très faible énergie absorbée à une température de 0 C ou en dessous, et 2 une valeur de 7,2 kgm/cm à 4000. L'énergie absorbée de la zone de soudure par soudage dit TIG de l'échantillon A est très faible, 2 égale A étant égale à 0,7 kgm/cm2 même à 40 C, Au contraire, dans le cas de l'échantillon B contenant des teneurs inférieures en C et en N, l'énergie absorbée augmente généralement, mais la température de tran- sition reste presque la même. Cependant, dans le cas de l'échantillon C dans lequel on ajoute 0,3 % de Ti, l'énergie absorbée augmente à la température ambiante ou à une température supérieure, et les valeurs de la zone de soudure augmentent remarquablement. En outre, lorsqu'on ajoute en plus 0,02% de Al comme dans l'échantillon u, la dureté du métal de base et de la zone de soudure est améliorée, principalement aux basses températures, mais la dureté de la zone de soudure à -200C est encore faible.Dans le cas de ltéchantillon E de la présente invention, dans lequel on ajoute encore 1,5 % de Mn, la dureté du métal de base et de la zone de soudure est remarquablement améliorée. Dans l'échantillon F qui a presque la même composition que l'échantillon E mais qui n'est pas désoxydé par Al, la dureté de la zone-de soudure est remarquablement faible aux basses températures. L'échantillon G de la présente invention contient une teneur en carbone légèrement supérieure, égale à 0,03 %, et présente une valeur de choc généralement inférieure par comparaison avec l'échantillon E, mais donne un niveau supérieur de dureté à la fois dans le métal de base et dans la zone de soudure.Les échantillons H et I de la présente invention contiennent 13 % de Cr et 8 % de Cr, respectivement, et présentent également une dureté considérablement élevée, à la fois dans le métal de base et dans la zone de soudure. I1 est également montré que les échantillons J et K donnent une dureté légèrement supérieure en général, par comparaison avec les échantillons E et G, et, en outre, que les échantillons M et N dans lesquels Ti et Nb sont ajoutés en combinaison sont bien meilleurs que les échantillons A, B, C, D et F qui correspondent à l'acier AISI 430. Tel que décrit ci-dessus, on peut obtenir un acier présentant une excellente dureté, à la fois dans le métal de base et dans la zone de soudure, seulement quand le niveau des teneurs en C et en N est limité, que Mn est ajouté, que la désoxydation par Al est effectuée et, en outre, que Ti est- ajouté et qu'on ajoute égale ment en combinaison Ti et Nb. Si l'un quelconque des éléments C, N, Mn, Al et Ti s'écarte de la gamme telle que définie par la présente invention, la dureté du métal de base et de la zone de soudure s'abaisse remarquablement. Ainsi, il est clair que ces éléments d'alliage ont une forte action de coopération les uns avec les autres et qu'ils contrôlent la dureté de la matière.Dans cet exemple, tous les aciers ont été préparés par fusi-on sous vide, mais des résultats semblables peuvent être obtenus meAme avec des aciers fondus dans l'air, si la teneur en azote est maintenue à une valeur relativement faible EXEMPLE 2 Certaines qualités typiques des aciers utilisés dans l'exemple 1 ont été travaillées pour former des tôles d'acier laminé à froid, de 1,5 mm d'épaisseur, recuites à 8300C pendant 5 minutes, et leurs propriétés mécaniques ont été mesurées. Egalement, ces tôles d'acier ont été soudées bout à bout par soudage dit TIG et les tests d'Erichsen ont été conduits autour du centre de la zone de soudure pour estimer la ductilité de cette zone. Les résultats sont présentés dans le tableau 3. TABLEAU 3 Propriétés mécaniques et ductilité dans la zone de soudure de telles d'acier laminé à froid (le test de traction a été réalisé avoue des spécimens selon la norme JIS 13-B) Echantillon Métal de base Zone de N soudure Limite Résista Allon- Allon élas- tance à gement gement tique la trac- uni- total r n Hv Er Er (kg/mm) tion forme (%) (mm) (mm) (kg/mm) (%) A AISI 30 29,0 49,1 19,0 30,5 1,00 0,225 162 10, 1,8 E Présente 28,2 45,5 21,3 33,8 1,33 0,213 135 11,4 10,9 invention G Présente 31,1 48,0 20,2 32,0 1,18 0,209 154 10,9 10,1 invention J Présente 32,3 52,1 21,8 33,5 1,27 0,229 157 11, 10,5 invention K Présente 32,8 - 53,7 19,9 31,5 1,20 0,231 165 10, 10,0 invention M Présente 29,5 49,8 20,6 33,7 1,32 0,22 138 10,9 10,4 invention Tel que présenté dans le tableau 3, les échantillons E, G, J et K (présente invention) et l'échantillon M dans lequel Ti et Nb sont ajoutés en combinaison ne présentent pas de changement substantiel de leurs propriétés mécaniques, par comparaison avec l'échan- tillon A (correspondant à AISI 430). En outre,quant aux facteurs affectant l'aptitude à l'emboutissage profond tels que les valeurs de r,les aciers de la présente invention présentent une valeur supérieure à celle de l'échantillon A. Egalement, en ce qui concerne la valeur d'Erichsen dans la zone de soudure,l'échantillonAà une valeur aussi faible que 1,8 mm,alors que les aciers de la présente invention donnent des valeurs de 10 mm ou plus, qui est presque la même que celle dans le métal de base.Ces résultats prouvent clairement que la ductilité et l'aptitude à l'allongement (dans la zone de soudure) des aciers selon la présente invention sont excellentes par comparaison avec les aciers inoxydables ferritiques classiques. EXEMPLE 3 Certaines qualités typiques d'aciers utilisées dans l'exempt ple 1 ont été soudées, par soudage bout à bout par étincelage, et on a examiné la propriété de choc et la propriété de traction de la zone de soudure. Pour -le soudage bout à bout par étincelage, des tôles d'acier laminé à chaud de 3,8 mm d'épaisseur ont été soudées sur une longueur de 50 mm, et les pièces expérimentales pour la traction avaient une longueur de 120 mm.Le soudage a été réalisé dans les conditions suivantes Courant d'étincelage : 3 KA, temps dtétincelage: : 30 secondes, tension d'étincelage : 4,3 V, perte d'étincelage : : 11 mm, pression de refoulement * 2,3 tonnes, perte par refoulement : 18 mm, courant de refoulement 10 KVA et temps de passage du courant de refoulement: 0,1 seconde. Après le soudage, les pièces soudées ont été meulées jusqu a une épaisseur de 2 mm, et on a fabriqué des pièces de Charpy (sous-dimension) -et les pièces expérimentales ayant la zone de soudure à leur centre pour le test de traction selon la norme JIS 15-B. Les résultats sont présentés dans le tableau 4, et ils montrent presque les mêmes tendances que dans le cas du soudage dit TIG. Ainsi, l'échantillon A (AISI 430) a une faible valeur de choc dans la zone de soudure, et les résultats du test de traction indiquent égale ment que la zone de soudure de l'échantillon A est cassante et faible, alors que tous les aciers selon la présente invention montrent une dureté élevée et également une résistance élevée dans la zone de soudurè. TABLEAU 4 Propriétés de choc et de traction de la zone de soudure bout à bout par étincelage Echan- Valeur de choc (kgm/cm) Propriétés de traction tillon -20 C 0 C 20 C 40 C Résistan- Allonge- Posi N ce à la ment to- tion de traction tal (%) ruptu (kg/mm) re A AISI 0,7 1,1 1,8 2,1 32,1 15,4 Métal 430 déposé E Pré- 10,1 12,3 15,7 16,5 -44,3 30,7 Métal sente de in- base ven tion H Pré- 11,2 12,2 16,8 18,9 42,2 32,1 Métal sente de in- base ven tion I Pré- 7,4 10,2 13,7 15,1 49,6 28,7 Liaison serte in- de sou ven- dure tion t J J Pré- 11,0 1D,4 16,1 17,7 49,2 29,2 - Métal sente i - de in- base ven tion EXEMPLE 4 Des aciers ayant des compositions présentées dans le tableau 5 ont été préparés dans un convertisseur de 60 t, soumis à un traitement de dégazage dit Reinhold, transformés en brames ou en billettes par coulée en continu ou par un procédé ordinaire de fabrication de lingots, et puis laminés à chaud pour former des enroulements de 3,2 mm d'épaisseur. Certaines des tôles d'aciers laminés à chaud ainsi obtenues ont été laminées à froid par un procédé de laminage à froid à une seule réduction (1CR), et d'autres ont été -laminées à froid par un procédé de laminage à froid à double réduction (2CR), pour obtenir des tôles d'aciers laminés à froid. On a fait des comparaisons concernant la propriété d'usure en sillons et l'aptitude de ces enroulements d'aciers laminés à froid à être travailles Les résultats sont présentés dans le tableau 6. TABLEAU 5 C Si Mn P S Ni Cr Al Ti N Acier de la présente invention 0,008 0,18 1,4 0,029 0,005 - 16,5 0,013 0,22 0,0097 Acier cor res pondant à AISI 430 0,07 0,53 0,47 0,032 0,07 0,6 16,3 - - 0,017 Ti efficace : 0,15 TABLEAU 6 Propriétés mécaniques Facteurs de controle de Pro- Remar l'aptitude de l'acier à prié- ques être travaillé té #0,2 #B Allon- Allon- n r #r Er valeur d'u (kg/mm) (kg/mm) ge- ge- (m/m) de sure ment ment coupel- en to- unifor le coni- sil tal(%) me(%) que(m/m) lons Acier 26,4. 43,7 35,6 20,0 0,270 1,64 0,95 9,8 27,3 A Direc de la tion L pré- (LDR > sente 2,09) inven- (épaisseur tion2CB 0,7 mm) Acier (26,4. 43,7 35,6 20,0 0,270 corres- tion L pondent (LDR > à AISI 2,03) 430 (épaisseur 2CR 0,7 mm) Acier 26,2 43,5 33,9 19,3 0,261 1,41 0,81 10,3 46,8 B Direc de la tion L pré- (épaisseur sente 1,0 mm) inven tion 1CR - Acier 34,3 49,1 31,5 18,8 0,244 1,14 1,11 10,2 48,0 B Direc cor- tion L res- (épaisseur pon- - 1,0 mm) dant à AISI 430 1CR Notes (1) 2CR Recuit de la taule d'acier laminéà chaud (8000C x 8 h épaisseur 3,2 mm) a laminage à froid principal (épaisseur 1,5 mm) minutes) > laminage à froid secondaire (épaisseur 0,7 mm) > Recuit de finissage (820 C x 10 minutes). (2) 1CR Recuit de la telle d'acier laminé à chaud (8000C x 8 heu res, 3,2 mm d'épaisseur) -E laminage à froid (épais seur 1,0 mm) # recuit (8200C x 10 minutes). (3) LDR Dimension du témoin : 61 - 69 mm Dimension du poinçonnage : diamètre 33 mm (4) Propriété d'usure en sillons A : usure en sillons inférieure à 20? B : usure en sillons comprise entre 20 et 30 Comme on le comprend d'après les résultats présentés dans les tableaux 5 et 6, la talle d'acier laminé à froid ayant la composition selon la présente invention, obtenue suivant 2CR, présente une valeur de r très élevée, supérieure à 1,5, par comparaison avec des tôles d'acier laminé à froid obtenues selon 2CR pour AISI 430, et même par comparaison avec une tôle d'acier laminé à froid obtenue selon 1CR de la présente invention.Ainsi, on comprend qu'unie tôle d'acier laminé à froid à double réduction, selon la présente invention, présente une excellente aptitude à être travaillée et un niveau supérieur (A) de la propriété d'usure en sillons, en plus de l'excel- lente dureté de la zone de soudure. Les-compositions d'-acier selon la présente invention sont produites par un procédé ordinaire de fabrication d'acier, tel que par un convertisseur, un four électrique et un four à fusion sous vide, et elles peuvent être produites par un procédé ordinaire de fabri- cation de lingots et également par un procédé de coulée en continu. Comme on l'a décrit ci-dessus, les aciers selon la présente inventi-on peuvent être produits avec un faible prix de revient, et, cependant, ils ont une bonne aptitude à être travaillés et une bonne aptitude à la soudure, en plus de leur excellente dureté dans le métal de base et dans la zone-de soudure. En conséquence, les aciers de la présente invention sont très convenables pour plusieurs applLcatiOns où le formage est exigé, telles que des appareils électriq-ues ménagers, des ustensiles de cuisine, des baignoires forme tub, des parties d'autOmobiles comprenant des tuyaux d'échappement, etc... et des parties de bicyclettes comprenant des jantes, des poignées, etc. En outre, les qualités d'acier contenant 19 ,% ou plus de Cr selon la présente invention présentent une très bonne résistance à ltoxydation aux températures élevées en plus de leur bonne aptitude de à entre travailléeset de leur bonne aptitude à la soudure, et conviennent à de larges applications telles que pour les dispositifs de nettoyage de gaz d'échappement dtautomobiles. Ainsi la présente invention fournit des avantages industriels et sociaux remarquables, ainsi que des avantages économiques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'arts REVENDICATIONS 1 - Acier inoxydable ferritique ayant une dureté élevée et une excellente aptitude à être travaillé à la fois dans la zone de soudure et dans le métal de base, caractérisé en ce qu'il com prend C#0,05% Si 0,7 % Mn = 1,0% - 205% (exclusivement) Cr = 10 % - 19 ss (exclusivement) Ti = 5 x % de C - 0,5 % N # 0,03 % Al#0,5% Complément : Fe et des impuretés inévitables. 2 - Acier inoxydable ferritique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de Ti est 0,Q5 % # quantité de Ti efficace # 0,2 % où la quantité de Ti efficace est égale à Ti total - (4 x % de C + 24/7 x % de N) 3 - Acier inoxydable ferritique ayant une dureté élevée à la fois dans la zone de soudure et dans le métal de base et une excellente aptitude à être travaillé, caractérisé en ce qu'il- com prend C # 0,05 X Si # 0,7 % Mn = 1,0 à 2,5 % (exclusivement) Cr = 10 % - 19 % (exclusivement) N#0,03% Al#0,5% (Nb + Ti)=(% de C) x 5 à 0,6 % Complément = Fe et des impuretés inévitables.