Brevet FR2654115A1 — publié le 19910510

A 1 - L'invention concerne la mise en oeuvre d'un acier à résistance élevée, tenace et résistant à la corrosion, pour la fabrication de couteaux de découpe. On utilise les couteaux de découpe pour couper la viande Un acier adéquat pour les couteaux de découpe doit avoir une gamme de propriétés bien déterminée Celle-ci comprend: une bonne résistance à la corrosion vis-à-vis du liqui- de tissulaire qui sort lorsqu'on coupe la viande (solu- tion saline), une grande dureté pour assurer la résistance du tran- chant, une grande résistance pour supporter les forces centri- fuges qui apparaissent à des vitesses de rotation d'en- viron 4 000 tr/min, une bonne résistance à l'usure pour surmonter d'assez longs intervalles de temps sans réaffûtage, une ténacité suffisante pour pouvoir couper aussi des morceaux plus durs, par exemple surgelés, une bonne aptitude de polissage pour donner une bonne impression optique, avec une possibilité de fabrication à un prix aussi avanta- geux que possible. 2 - Pour la fabrication de couteaux, on sait mettre en oeuvre depuis longtemps, à savoir depuis plus de 50 ans, des aciers au chrome inoxydables à structure martensitique, contenant de 0,2 à 2,5 % de C, de 8 à 22 % de Cr, ainsi que les teneurs habituelles en manganèse, silicium, phosphore, soufre et azote, ainsi que 0,2 % à 6 % de molybdène et/ou de tungstène (DE-PS 1 59 794) Un exemple de ceci est un acier contenant environ 1 % de C, 0,5 % de Mn, 0,24 % de Si, 13 % de Cr, 1 % de Mo et 0, 14 % de N On connaît par le document DE-AS 17 52 655 des aciers ayant une composition analogue, destinés à des outils tranchants, présentant des teneurs supplémentaires en éléments carburigènes que sont le vanadium, le titane, le tantale, le niobium et le zirco- nium, selon une quantité totale allant jusqu'à 2 % On peut citer comme exemple un acier contenant 0,6 % de C, 1 % de Si, 0,36 % de Mn, 10,5 % de Cr et 1,0 % de Mo Cet acier connu contient au moins 20 % d'austénite résiduelle. Pour la mise en oeuvre spécifique pour des couteaux de découpe, le document DE-OS 33 39 904 cite un acier à trois couches, dans lequel soit une couche centrale dure est disposée entre deux couches tenaces, soit une couche centrale tenace est disposée entre deux couches dures, qui sont assemblées par laminage On utilise, pour les diffé- rentes couches, des aciers ayant une teneur en chrome rela- tivement élevée, à savoir 14 ou 18 % de Cr La couche tena- ce a une teneur en carbone relativement faible, d'environ 0,1 % La teneur en carbone de la couche dure est d'environ 1 % Outre les teneurs usuelles en silicium et en manganè- se, inférieures à 1 %, ces aciers peuvent contenir à chaque fois de 1 à 2 % de molybdène et de 1 à 2 % de vanadium. Le but de l'invention est de proposer un acier pour couteaux de découpe, qui, en ce qui concerne les propriétés susmentionnées, présente des valeurs optimales avec un coût de fabrication avantageux. Ce problème est résolu selon l'invention en ce 3 - qu'on utilise un acier martensitique contenant de 0,7 à 0,9 % de C, moins de 1 % de Si, moins de 1 % de Mn, - de 0,5 à 1,5 % de Mo, de 0,7 à 0,95 % de V, de 0,3 à 0,9 % de Nb, de 12,1 à 13,9 % de Cr, le reste étant du fer, y compris des impuretés liées au procédé d'élaboration, pour la fabrication de couteaux de découpe. Un acier de ce type, contenant en moyenne 0,80 % de C, 0,50 % de Si, 0,45 % de Mn, 13,0 % de Cr, 1,3 % de Mo, 0,90 % de V et 0,70 % de Nb s'est avéré particulièrement approprié pour des couteaux de découpe La raison en est que l'acier à -mettre en oeuvre selon l'invention présente, par rapport à l'acier utilisé jusqu'à maintenant, le maté- riau N O 1 4153, une excellente résistance à la corrosion, en raison de sa plus grande teneur en molybdène et de l'ef- fet d'affinage de grain du niobium Par ailleurs, les car- bures de niobium primaires, sous forme de phase finement dispersée, provoquent une grande résistance à l'usure, con- jointement avec les carbures secondairesprécipités pendant le revenu. La fabrication de l'acier s'effectue habituelle- ment par métallurgie de fusion Les bandes laminées à chaud, puis à froid, sont ensuite façonnées en couteaux de découpe On refroidit brusquement les couteaux, après l'austénitisation à une température comprise entre 1050 et 1100 'C, pour produire la structure martensitique,à-une tempé- rature de trempe, puis on les soumet à un revenu à une tem- pérature comprise entre 460 et 560 'C en vue d'obtenir une dureté, une ténacité et une résistance à la corrosion opti- males. Conformément à cela, on peut obtenir les propriétés 4- suivantes. Avec une dureté pratiquement analogue, l'acier à mettre en oeuvre selon l'invention présente, en raison de sa formation de carbures plus fine et plus homogène, une ténacité supérieure de 15 à 25 % (voir figure 1) Dans des essais de flexion alternée, on constate une limite d'en- durance à la fatigue pour les efforts répétés qui est supé- rieure de 50 %, la durée de coupe de couteaux de découpe fortement sollicités pouvant être nettement augmentée Dans l'essai au brouillard salin, on obtient une attaque corro- sive qui est nettement moindre avec l'acier à mettre en oeuvre selon l'invention qu'avec l'acier comparatif, le ma- tériau no 1 4153. REVENDICATIONS 1 Mise en oeuvre d'un acier au chrome à structure martensitique, constitué de (% en poids): 0,7 à 0,9 % de C, moins de 1 % de Si, moins de 1 % de Mn, 0,5 à 1,5 % de Mo, 0,7 à 0,95 % de V, 0,3 à 0,9 % de Nb, 12,1 à 13,9 % de Cr, le reste étant du Fe, y compris les impuretés liées au procédé d'élaboration, pour la fabrication de couteaux de découpe. 2 Mise en oeuvre d'un acier selon la revendica- tion 1, contenant 0,80 % de C, 0,50 % de Si, 0,45 % de Mn, 13,0 % de Cr, 1,3 % de Mo, 0,90 % de V et 0,70 % de Nb, le reste étant du -Fe, pour 1 ' application selon la revendica- tion 1. *