Brevet FR2751349A1 — publié le 19980123

Comme les industries de l'aviation, de l'armement et les industries associées usinent des matériaux ayant une résistance mécanique toujours plus grande, il est évident qu'on a besoin d'un acier à coupe rapide très dur qui, par la métallurgie des poudres, possède une ténacité élevée en offrant une résistance des arêtes de coupe positive de très haut niveau. La présente invention a pour but de réaliser un acier à coupe rapide élaboré en partant de la métallurgie des poudres, extrêment dur, qui présente une dureté Rockwell à l'échelle "C" entre 68 et 70 Rc. Cet acier, obtenu à partir d'une poudre pré-alliée, agglomérée, est caractérisé en ce que l'alliage a la composition suivante Pourcentages en valeur pondérale Fourchette préférée Fourchette large Manganèse 0,20-0,40 Silicium 0,20-0,40 Chrome 4,50-5 4,50-6,45% Molybdène 4,50-5 4-6% Vanadium 6,10 - 6,50 6,10 - 6,50 Tungstène 18,20 - 18,70 18,20 - 18,70 Soufre f 0,0158 rL #0,020% Phosphore # 0,020% #0,030% Oxygène f 100ppm Al00ppm Cobalt 5,40 - 6,20 % 5 - 7% Azote 0,050 - 0,080 % 0,050 - 0,080% Aluminium 4 0,015t Carbone 1,83 - 1,908 1,80 - 1,958 Le complément étant du fer plus les impuretés caractéristiques de la pratique de la fabrication du métal, ledit acier ayant une dispersion essentiellement composée de carbures du type MC de vanadium. L'acier selon la présente invention présente une ténacité remarquable, due en grande partie à une répartition de carbures primaires remarquable, associée à une très bonne dureté à chaud. En plus de la dureté, de la dureté à chaud, de la résistance à l'usure, d'une ténacité exceptionnelle la famille d'aciers de la présente invention offre une aptitude particulière à la mise en forme d'outils : usinabilité, trempabilité, moulabilité. La relation stoechiométrique pour la formation du carbure de vanadium (type MC cubique å face centrée) est de 18 de vanadium pour 0,0208 de carbone. La teneur en carbone de l'acier est équilibrée avec ses teneurs en vanadium, en chrome, en molybdène et en tungstène pour fournir suffisamment de carbone et permettre ainsi d'être traitée thermiquement de façon à obtenir une dureté 66Hrc. L'acier, pour outils de mise en forme, selon l'invention présente une combinaison de qualités résistance à l'usure, 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 désigné dans la norme ASTM-23-92 et 23-93. Une éprouvette de référence 10xl0x55mm est traitée à 1.1600c,arrêt à l'huile ou arrêt isotherme à 56O0C suivi de trois revenus de une heure à 56O0C; elle présente alors une ténacité supérieure à 40 J/cm2. La capacité de coupe est caractérisée par l'essai MATHON (défini dans la norme AFN3R A.03.654). Revendications 1. Acier obtenu par la métallurgie des poudres, formée à partir d'une poudre pré-alliée de haute dureté, agglomérée, densifiée, caractérisé en ce que l'acier a la composition pondérale suivante Manganèse Siliciem 41% Chrome 4,50 - 6,45% Molybdène 4 - 6% Vanadium 6,10 - 6,50% Tungstène 18,20 - 18,70% Soufre '- 0,020% Phosphore #0,030% Oxygène 100ppm Cobalt 5 - 7% Azote 0,050 - 0,0808 Aluminium Carbone 1,80 - 1,95% Le complément étant du fer plus les impuretés caractéristiques de la pratique de la fabrication de l'acier, ledit acier ayant une dispersion essentiellement de carbures du type MC de vanadium. 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 4,50 - 5 % Molybdène 4,50 - 5 % Vanadium 6,10 - 6,50 % Tungstène 18,20 - 18,70% Soufre h 0,015% Phosphore # 0,020% Oxygène # 100ppm Cobalt 5,40 - 6,20 % Azote 0,050 - 0,080 % Aluminium # 0,015 % Carbone 1,83 - 1,90%