Brevet FR2571743A1 — publié le 19860418

L'invention concerne un acier à ressorts à haute résistance. L'acier est connu, en ce qui concerne sa composition clle-même, par les pages 186 à 193 (Tableau 1 de la page 187) des "Rapports techniques des aciéries Thyssen" (1979) DE-Z. L'acier sans cobalt n 2 qui y est indiqué était avéré résistant à la corrosion, avait de bonnes caractéristiques mécaniques (à 200C: Rm = 1700 N/mm2, A5 = 1090) et se manifestait en outre comme étant résistant aux efforts al ternés. Les bonnes propriétés de cet acier connu, ont été atteintes par un double recuit d'homogénéisation (10500C I h/eau + 10250C 0,5 h/eau) et un traitement thermique consistant en un durcissement par précipitation à 4900C pendant 15 h. L'acier a été conçu pour des eléments de construction utilisés en atmosphère chargée de chlore, par exemple en bordure de mer, puis pour des boulons ou des vis ainsi que pour des accessoires de véhicules aériens ou terrestres et dans l'industrie chimique. Par le document précité on ne pouvait supposer que-cet acier connu était apte à supporter l-es contraintes cycliques répétées auxquelles sont exposés les ressorts, pour son utilisation comme acier à ressorts. La résistance aux mouvements alternés de l'acier n 2 (Tableau 1) sans cobalt connu se révéla être plus mauvaise comparée à celle de l'acier n I au cobalt qui a été soumis à comparaison. Certes l'indice de sensibilité à l'entaillage de l'acier n 2 était meilleur, cependant cet indice ne joue aucun rôle dans les exigences usuelles qui sont appliquées aux aciers à ressorts. L'invention avait pour but de trouver, considérant un point de vue économique, un acier pour ressorts composé de façon optimale qui devait montrer sans post-traitement thermique coûteux de bonnes propriétés mécaniques, en particulier une haute résistance à la traction, avec simultanément une ténacité pour supporter sans rupture lors de contrainte dynamique un cycle d'efforts inhabituellement élevé, par exemple plus de 200 000 cycles d'effort, dans le cas de certains ressorts de suspension pour ascenseurs. Pour répondre à ce but, on propose conformément à l'invention un acier de composition indiquée dans la revendication 1 pour utilisation dans des ressorts ou des éléments de ressort. L'acier à utiliser selon l'invention remplit cette exigence avec une composition relativement bon marché. Bien que renonçant à l'élément Cobalt coûteux, qui est ajouté aux aciers à ressorts connus pour le trempage par précipitation de phases intermétalliques, on atteint des résistances qui sont largement supérieures à celles des aciers connus. De plus il y a avantage que dans les conditions de livraison les hautes qualités de résistance, en même temps qu'une bonne ténacité peuvent être obtenues avec le seul écrouissage à froid. Ceci signifie que l'on peut se passer de recuit d'homogénéisation coûteux en temps et en argent et lié à de longs temps de durcissement.Par seulement un durcissement bref pendant une à cinq heures après l'usinage, les valeurs de résistances, en particulier la résistance à la traction peuvent être considérablement élevées au-dessus de 1700 N/mm2. Les bonnes propriétés de ténacité en condition de livraison permettent des déformations avec de faibles rayons, qu'il n'est pas possible de pratiquer avec d'autres aciers à ressorts qui nécessitent un trempage par précipitation. L'élévation des valeurs de résistance qui peut être obtenue par trempage permet l'usinage de l'acier tout d'abord en un état relativement tendre, ce qui diminue sensiblement l'usure de l'outillage. Les hautes résistances des pièces terminées sont alors atteintes lors du trempage final, qui procure un accroissement de résistance d'environ 700-800N/mm Outre les bonnes caractéristiques de résistance ment on nées, 11 acier à utiliser conformément à l'invention possède une bonne résistance à la corrosion en particulier une bonne résistance aux fissures de corrosion sous contrainte qui est souhaitable dans le cas de ressorts inoxydables. L'amélioration qu'on peut atteindre au moyen de itin- vention est aussi fondée sur l'état de la structure qui se compose de ferrite avec une fraction de martensite douce. Le tableau 1 montre, en comparaison avec l'état de re- cuit de mise en solution et l'état de recuit de mise en solut ion et de du-cissement par précipitation, les augmentations de résistances qu'on peut atteindre selon l'invention en etat par fermage à froid ainsi que par formage å froid et durcissement par précipitation de l'acier pour ressort constitué de 0,006 % C, 0,16 % Si, 0,10 % Mn, TABLEAU 1 Résistance à la Allongement à la Résistance à la traction après Valeurs de l'allonge traction (N/mm) rupture A 5 (%) durcissement par précipitation ment à la rupture à 480 C (N/mm) après durcissement par précipitation à 480 C (%) 0,5 h 1 h 4 h 16 h 0,5 h 1 h 4 h 16 h Etat Recuit de mise en solution 970 8 - 1400-1500 1530-1570 1500-1670 - 10-12 6-8 5-6 Formage à froid 25% 1080 9 - 1700 - - - 8-10 - Formage à froid 35% 1150 9 - 1720 - - - 6-8 - Formage à froid 65% 1250 8 - 1900 - - - 6-7 - Formage à froid 78% 1300 8 1960 2000 2080 2180 6-7 6-7 7-8 7-8 @ Formage à froid 88% 1440 7 2020 2120 - - 4-5 5-6 - - REVENDICATIONS 1. Acier pour ressorts inoxydables avec une résistance à la traction de plus de 1050 N/mm, se composant de ; jusqu'à 0,03 % de carbone jusqu'à 0,10 % de silicium jusqu'à 0,10 % de manganèse jusqu'à 0,025 % de phosphore jusqu'à 0,010 % de soufre jusqu'à 0,10 % d'aluminium 6 à 10 % de chrome 7 à 10 % de nickel 1,8 à 5,5 % de molybdène 0,5 à 1,0 % de titane le reste en fer et en impuretés consécuti ves à la fabrication, qui après le moulage est formé à chaud pour obtention du profil désiré, puis traité à froid. 2. Acier selon la revendication 1 avec les valeurs moyennes suivantes pour les teneurs des composants obligatoires Chrome 9 % Nickel 9,5 % Molybdène 5 % Titane 1 % 3. Acier selon la revendication 1 ou 2 avec une structure en ferrite et en martensite douce. 4. Acier selon la revendication 1 ou 2, qui a été durci par précipitation après formage à chaud et à froid dans une plage de températures de 400 à 5000C pendant 1 à 5 h, avec une structure ferritique et martensîtique douce, avec une résistance à la traction minimale de 1700 N/mm2 et un allongement à la rupture supérieur à 5