Brevet FR2264887A1 — publié le 19751017

La presente invention a pour but la fabrication de produits pré- sentant des caractéristiques élevées de résistance mécanique et de carac teristiques satisfaisantes de ductilité. Plus précisément, elle se rapporte au problème d'obtenir lesdits produits à partir d'aciers qui présentent un retard au début de la transformation perlitique et un comportement mé- tastable de la phase austénitique dans une certaine gamme de températures et de temps de transformation. Llobjet de la présente invention est un procédé thermomécanique ("ausformatura") qui, appliqué à une composition particulière d'acier, donne des produits présentant des caractéristiques élevées de resistance mécanique couplées à une ductilité satisfaisante Le problème, auquel la présente invention veut apporter une solution, a déjà été affronte dans le passé. On sait an effet que les gains de résistance mécanique que l'on obtient par ledit procédé thermomécanique sont maximaux lorsqu'il existe dans l'acier d'origine des éléments fortement carburigènesss tels que le molybdène (Mo) et le vanadium (V). Dans l'étant actuel de la technique, on sait également que la présence de nickel dans l'acier d'origine permet d'obtenir un produit final présentant une bonne ductilité. L'inconvénient le plus grave résultaht de l'emploi desdits métaux réside dans leur coût élevé qui rend le produit fini peu satisfaisant du point de vue économique. Le principe sur lequel se fonde la présente invention consiste à substituer dans l'acier d'origine le Mo (ou le V) et le Ni par le chrome (Or). Cette substitution a eu pour effet surprenant, et imprévisible d'après les connaissances acquises jusqu a maintenant, de maintenir les propriétés de résistance mécanique et de ductilité des produits finis, tout-en abaissant considérablement leur coût. Le procédé qui fait l'objet de la présente invention prévoit la combinaison des opérations suivantes a) préparation d'un acier dont la composition exprimée en en poids est essentiellement la suivante G Si Mn Cr Fe Or 0,20 à 0,50 0,3 à 2 0,5 à 1,5 2 à 6 % restant b) austénisation dudit acier à des températures comprises entre 950 et 11500C pendant une durée comprise entre 3 minutes et une heure. c) refroidissement à une température entre-400 et 6000C. d) éventuellement déformation-mécanique comprise entre 20 et 90 %; e) refroidissement à la température ambiante; f) revenu à des températures comprises entre 0 et 6000C pendant une durée allant d'une demi-heure à 24 heures. On a observé qu'on obtient des résultats intéressants si le refroidissement c) est effectué dans le plomb ou dans des alliages de plomb. Les modalités des étapes opératoires d) et e) exercent également une profonde influence sur les caractéristiques du produit final. On a constaté en effet qu'on obtient de bons résultats en ce sens lorsque l'intervalle de temps compris entre la fin de la déformation mécanique et le début de l'extinction ne dépasse pas une minute. Des précautions particulières permettent d'obtenir, dans certaines conditions de fabrication et modalités de traitement, des résultats particulièrement intéressants. Dans le cas dudit procédé thermomécanique (ausformatura) pour des utilisations qui requièrent des températures de reuenu comprises entre 300 et 6000C, un compromis satisfaisant entre résistance mécanique et ductilité est obtenu pour un- rapport quantitatif carbone-chrome stoechiométrique par rapport au carbure de formule Cr7C3. Lorsqu'ensuite la déformation mécanique d) est effectuée par torsion, il existe pour chaque type d'acier traité une valeur critique maximale dans les courbes représentant la résistance mécanique en fonction du degré de déformation (dans le cas le plus général, c'est-à-dire dans l'hypothèse où la déformation est effectuée selon des modalités différentes, la dépendance de la résistance mécanique par rapport au degré de déformation est linéaire). On a vérifié enfin qu'on obtient des produits finis présentant des propriétés entore satisfaisantes tant du point de vue mécanique que du point' due vue de la ductilité, si l'on soumet l'acier d'origine au cycle thermique défini dans le procédé exposé sous les points a) à f) à l'exclusion de d) et si l'on a soin d'opérer le revenu à des températures inférieures à 4500C. Après cette description du caractère général de l'invention, elle sera décrite plus en détail en ce qui concerne son application, en se référant aux exemples suivants sans que la demanderesse entende y limiter l'invention. Exemple 1 Un cylindre de 25 mm de diamètre dont la composition selon l'invention, exprimée en % en poids, est essentiellement la suivante C Si Mn Cr Fe 0,45 1,5 1 5 % restant est soumis à un traitement qui prévoit a) austénisation à 100000 pendant 30 minutes; b) refroidissement à 500 C par immersion dans le plomb fondu; c) extrusion de manière à obtenir un diamètre final de 9 mm; d) refroidissement dans l'huile à la température ambiant; revenu pendant une heure à 40000. Le produit final résultant du traitement présente les propriétés suivantes charge ultime de rupture (Rm) 2500 N/mm2 limite d'élasticité (R ) 2500 N/mm2 s striction (S) 26 % Exemple 2. Un fil de 9 mm de diamètre dont la composition en poids selon l'invention est la suivante C Si Mn Gr Fe 0,45 1,5 1, 3 % restant est soumis au même cycle d'opérations que celui de l'exemple précédent, en omettant toutefois 1'extrusion et en opérant le revenu à 30000. Le produit final présente les caractéristiques suivantes charge ultime de rupture (R ) 2300 N/mm2 limite d'élasticité (R ) 1800 N/mm2 s striction (S) 24 %. REVENDICATIONS 1 Un acier convenant pour la fabrication de produits manufacturés présentantdes caractéristiques élevées de résistance mécanique et de bonnes caractéristiques de ductilité, qui présente un retard au début de la transformation perlitique et qui présente un comportement métastable de la phase austénitique, caractérisé par une composition exprimée en 9 en poids qui est essentiellement la suivante C Si Mn Cr Fe 0,20 à 0,50 0,3 à 2 0,5 à 1,5 2 à 6 % restant. 2. Procédé de fabrication d'aciers à caractéristiques élevées de résistance mécanique et de bonnes caractéristiques de ductilité, caractérisé par la combinaison des opérations suivantes a) préparation d'un acier dont la composition exprimée en 4 en poids est essentiellement la suivante C Si Mn Cr Fe 0,20 à 0,50 0,3 à 2 0,5 à 1,5 2 à 6 % restant b) austénisation dudit acier à d-es températures comprises entre 950 et 11500C pendant une durée comprise entre 3 minutes et 1 heure; -c) refroidissement à une température entre 400 et 6000C; d) éventuellement déformation mécanique comprise entre 20 % et 90 %; e) refroidissement à la température ambiante; f) revenu à des températures comprises entre 0 et 6000C pendant une durée comprise entre une demi-heureet 24 heures. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le refroidissement c) est effectué dans le plomb ou des alliages de plomb. 4. Procédé selon la revendication 2 ou -3, caractérisé en ce que l'intervalle de temps entre le début de l'extinction e) et la fin de la déformation mécanique d) ne dépasse pas une minute. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la déformation mécanique d) est effectuée par torsion. 6. Procédé selon les revendications précédentes caractérisé en ce que par un choix de tqmpératures de revenu comprises entre 300 et 6000C, le rapport quantitatif carbone-chrome est stoechiométrique par rapport au carbure de formule Or C 73 7. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on omet l'opération de déformation d) et on lui substitue un revenu f) effectué à des températures inférieures à 4500C. 8. Produits présentant des caractéristiques élevées de résistance mécanique et de bonnes caractéristiques de ductilité caractérisés en ce qu'ils sont obtenus selon le procédé d'une quelconque des revendications 2 à 7.