Brevet FR2754275A1 — publié le 19980410

La présente invention a pour objet un acier obtenu par la métallurgie des poudres. Cet acier, obtenu à partir d'une poudre pré-alliée agglomérée est caractérisé en ce que l'alliage a la composition pondérale suivante Fourchette préférée Fourchette large Manganèse 0,20-0,40 % Silicium 0,20-0,40 % Chrome 6,05-6,45 % 6,05-6,45% Molybdène 2,75-3,25 % 2,50-3,50% Vanadium 0,90-1,30 % 0,80-2% Tungstène Soufre Phosphore Niobium 0,70-1,10 % 0,60-1,60% Cobalt 2,60-3,40 % 2 à 5% Azote 0,050-0,080 % 0,050-0,080% Aluminium ( 0,060 % 40,060% Carbone 0,78-0,85 % 0,75-0,95% Nickel Le complément étant du fer plus les impuretés caractéristiques de la pratique de la fabrication du métal, ledit acier présente une dispersion de carbures de Niobium et de carbures de chrome (Fe-Cr)4 C de préférence au (Cr7-C3) obtenu par une teneur en chrome comprise entre 6,05 et 6,45%, lui conférant une résistance à l'usure abrasive améliorée sans toucher aux autres propriétés voireen les améliorant. La présente invention se propose de fournir un acier de formage à mi-chaud, voire à froid, élaboré en partant de la métallurgie des poudres. Les techniques mises en oeuvre dans la mise en forme à mi-chaud sont en général celles de la mise en forme à froid mais les ébauches sont préchauffées à une température comprise entre 9000 et la température ambiante. Les principaux obstacles au développement du formage à mi-chaud sont - assurer la lubrication de l'opération de formage - la tenue des outillages, en grande partie due au matériau de constitution de ceux-ci. L'expérience a prouvé que les meilleurs résultats étaient obtenus avec une température de la matrice de 4000C environ avant forgeage, après l'opération de formage la température de la matrice est portée superficiellement vers 6500C. Entre deux opérations de formage la température est ramenée vers 4000C par un soufflage à l'air comprimé associé à une pulvérisation du lubrifiant. Le temps de contact outillage-pièce estcompris entre 0,5 & 2 secondes.C'est principalement sur l'amélioration du comportement du matériau vis à vis des contraintes thermiques et mécaniques, des chocs thermiques et mécaniques, de l'augmentation de la résistance à l'abrasion que l'acier de mise en forme, objet de la présente invention, se propose de répondre en présentant une dureté élevée à froid associée à des caractéristiques élevées à chaud. Le nouvel acier semi-rapide élaboré en partant de la métallurgie des poudres présente une dispersion de carbures de niobium et de carbures de chrome (Fe-Cr)4C de préférence au Cr7C3 générés par une teneur en chrome comprise entre 6,05 et 6,45% pondérale lui conférant une résistance à l'usure abrasive améliorée sans réduire les caractéristiques des autres propriétés, en particulier la ténacité. Cette action est dynamisée si l'acier contient peu ou pas de tungstène, ceci vaut également pour la teneur en cobalt maintenue entre 2,60 et 3,40%, l'acier de la présente invention complète les aciers de type ATSI H.11 H.12 H.13 et M50-M2 etc. La relation stoechiométrique pour la formation du carbure de niobium est de 1% de niobium pour 0,12% de carbone. La teneur en carbone de l'acier est équilibrée avec ses teneurs en vanadium, niobium, chrome, molybdène pour fournir suffisamment de carbone et permettre ainsi à l'objet obtenu par la métallurgie des poudres d'être traité thermiquement de façon à obtenir une dureté}64 Hrc. L'acier , pour outils de mise en forme, selon l'invention, présente une combinaison de qualités résistance à l'usure abrasive, dureté à chaud caractérisée par l'essai de capacité de coupe Mathon, ténacité qui ne pouvait être obtenue jusqu'à présent. La ténacité est déterminée par une mesure suivant l'essai Charpy défini dans la norme ASTM 23-92 et 2393. Une éprouvette de référence 10x10x65mm est traitée à 1050"C, arrêt à l'huile ou arrêt isotherme à 5600C suivi de trois revenus de une heure à 5600; elle présente alors une ténacité supérieure à 100J/cm2.. La capacité de coupe est caractérisée par l'essai Mathon (défini dans la norme AFMOR A.03.654). Revendications. 1. Acier obtenu par la métallurgie des poudres, formé à partir d'une poudre pré-alliée de haute pureté, agglomérée, densifiée, caractérisé en ce que l'acier a la composition pondérale suivante - Manganèse 1, 1% - Silicium L 1% - Chrome 6,05 - 6,45 % - Molybdène 2,50 - 3,50 % - Vanadium 0,80 - 2 % - Tungstène Le complément étant du fer, plus les impuretés caractéristiques de la pratique de la fabrication du métal. 2. Acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage a la composition générale suivante - Manganèse 0,20 - 0,40 % - Silicium 0,20 - 0,40 % - Chrome 6,05 - 6,45 % - Molybdène 2,75 - 3,25 % - Vanadium 0,90 - 1,30 % - Tungstène 4 0,50 % - Soufre