Brevet FR3037599A1 — publié le 20161223

La présente invention concerne un nouvel acier destiné à être utilisé pour la fabrication de tube d'arme de petit calibre, présentant une bonne aptitude au martelage et une bonne résistance à l'éclatement lors d'un gonflement excessif du tube sous forte pression. Lors de l'utilisation d'une arme, son canon est soumis à de fortes contraintes thermiques et mécaniques. Il est en particulier important que le canon n'éclate pas lors de la mise à feu de l'arme, ce qui pourrait blesser son utilisateur. Il est donc nécessaire de disposer d'armes ayant une haute sécurité et une grande qualité. Pour cela, il est nécessaire de disposer d'acier ayant de bonnes caractéristiques mécaniques et en particulier une bonne résistance à l'éclatement, même à une température très basse. Les demandes AT508777 et US 2011/0253270A1 décrivent une famille d'aciers pour la fabrication de tubes d'arme de petit calibre avec des teneurs en éléments principaux plus élevées que les teneurs communément développées pour ces applications. Ainsi en particulier cet acier comprend : 3,6 - 4,4% Cr, avantageusement 3,8 - 4,2 °A) ; 1,2 - 1,8% Mo, avantageusement 1,4 - 1,6 % et 0,42 - 0,5% V, avantageusement 0,44 - 0,48 %. Ces documents précisent que ces fortes teneurs en chrome et molybdène ont un effet avantageux sur les comportements de trempe du matériau et ses propriétés à haute température. En effet d'après l'exemple comparatif de la figure 1 du document AT508777, l'acier V320 qui a une teneur en chrome et en molybdène bien inférieure, ne remplit pas les conditions pour servir de tube à canon dès 390°C. En revanche, la famille d'acier décrite dans ce document permet d'obtenir les propriétés mécaniques 3037599 2 désirées avec des températures de revenu supérieures à 560°C, ce qui permet ainsi de présenter des résistances mécaniques à chaud élevées jusqu'à des températures de 500°C. Toutefois l'utilisation d'une teneur en chrome, en molybdène et en vanadium élevée est coûteuse. Par ailleurs, 5 les propriétés de résilience de l'acier ne sont pas abordées par ce document, et la demande AT508777 illustre dans sa figure 2 une valeur en résilience standard de 30J à - 40°C. Or, il serait intéressant de pouvoir disposer d'un acier ayant une meilleure valeur de résilience, en particulier d'au moins 40J à -40 °C, tout en diminuant les coûts de production de cet 10 acier. La demande japonaise 3132000-080444 décrit également une famille d'acier pour application tube d'arme. Il s'agit d'un acier à teneur en chrome plus faible que les aciers conventionnels 3%Cr mais avec une teneur plus élevée en Mo et V. Toutefois la famille décrite ne permet d'atteindre qu'un 15 niveau limité en dureté HRC à 36 HRC. Ce niveau de dureté est très loin des niveaux requis pour des applications haut de gamme : 46-48 HRC. En outre le niveau de résilience basse température revendiqué est faible comparé à un acier 3%Cr standard, puisque le minimum revendiqué est de 16 J pour un niveau minimum de 20 J avec le 3%Cr. 20 Il serait donc intéressant de pouvoir disposer d'un acier ayant une meilleure valeur de résilience, en particulier d'au moins 40J à -40 °C, tout en ayant la dureté requise pour des applications haut de gamme : 46-48 H RC. Le brevet US 2 876 095 décrit deux familles d'acier pour application tube 25 d'arme à durée de vie améliorée à l'aide d'addition de terres rares au cours de l'élaboration du métal liquide. Les teneurs en chrome et en molybdène y sont plus basses que celles des autres aciers de l'art antérieur. Mais ce brevet ne décrit pas de propriétés mécaniques 3037599 3 particulières et en particulier n'indique pas la résistance mécanique à chaud ni la résilience de l'acier. Les inventeurs se sont aperçus de manière surprenante, qu'il était possible 5 d'obtenir une nouvelle famille d'aciers moins coûteuse que celles de l'art antérieure, ayant une valeur de résilience supérieure aux aciers actuels et en particulier d'au moins 40J à -40 °C, tout en ayant une dureté requise pour des applications haut de gamme (46-48 HRC). Cette famille d'aciers peut donc être utilisée dans la fabrication de tube d'arme de petit calibre 10 haut de gamme et donc de haute qualité et ayant une bonne sécurité pour l'utilisateur, puisque cette famille d'aciers présente une bonne aptitude au martelage et une bonne résistance à l'éclatement lors d'un gonflement excessif du tube sous forte pression sans être trop coûteuse. Cette famille est caractérisée par une faible teneur en Mn associée à une faible teneur 15 en Si, tout en évitant l'ajout de trop fortes teneurs en Cr, Mo et V, éléments particulièrement coûteux. La présente invention concerne donc une composition d'acier comprenant essentiellement (avantageusement étant essentiellement constituée par, 20 plus particulièrement étant constituée par): Carbone : 0,28-0,35 ; Manganèse : 0,10- 0,60, de préférence 0,10-0,20 ; Silicium : 0,10-0,20 ; Chrome : 2,80-3,40; 25 Molybdène : 0,70-1,60, de préférence 0,70-1,30 ; Vanadium : 0,20-0,50, de préférence 0,20-0,40; Phosphore : 0,005; Nickel : 0,10; Aluminium : (),025, de préférence 0,006 - 0,025 ; 3037599 4 Cuivre : 0,10; Arsenic + Antimoine + Etain : REVENDICATIONS1. Composition d'acier comprenant essentiellement : Carbone : 0,28-0,35 ; Manganèse : 0,10-0,60, de préférence 0,10-0,20 ; Silicium : 0,10-0,20 ; Chrome : 2,80-3,40; Molybdène : 0,70-1,60, de préférence 0,70-1,30 ; Vanadium : 0,20-0,50, de préférence 0,20-0,40; Phosphore : 0,005; Nickel : 0,10; Aluminium : (),025, de préférence 0,006 - 0,025 ; Cuivre : 0,10; Arsenic + Antimoine + Etain : 2. Composition d'acier selon la revendication 1 comprenant essentiellement : Carbone : 0,28-0,35 ; Manganèse : 0,10-0,20 ; Silicium : 0,10-0,20 ; Chrome : 2,80-3,40; Molybdène : 0,70-1,30 ; Vanadium : 0,20-0,40; Phosphore : 0,005; Nickel : 0,10; 3037599 20 Aluminium : 0,025, de préférence 0,006 - 0,025 ; Cuivre : 3. Composition d'acier selon l'une quelconque des revendications 1 10 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en Molybdène est comprise entre 0,7 et 1,1, en pourcentages en poids de la composition totale. 4. Procédé de fabrication d'une ébauche en acier ayant la composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé 15 en ce qu'il comprend : a) une étape d'élaboration de l'acier ; b) une étape de transformation de l'acier c) un traitement thermique de l'acier comprenant un traitement de revenu à une température d'au moins 530°C, avantageusement comprise entre 20 530 et 550°C, pendant une durée globale comprise entre 2 et 6 heures, avantageusement pendant une durée globale de 4 heures. 5. Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape c) comprend plusieurs traitements de revenu dont les durées 25 additionnées correspondent à la durée globale de ladite étape, avantageusement deux traitements de revenu de 2 heures chacun. 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'étape c) comprend avant le traitement de 3037599 21 revenu, une trempe à une température d'au moins 900 °C, avantageusement comprise entre 900 et 930°C 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 5 4 à 6, caractérisé en ce que l'étape b) consiste en une étape de laminage. 8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'étape a) d'élaboration est mise en oeuvre en four électrique à arc suivi d'un affinage en poche avec traitement de 10 dégazage, avec éventuellement une étape de refusion sous laitier conducteur (ESR) ou sous vide (VAR), ou par des procédés VIM-VAR ou VIM-ESR. 9. Ebauche d'acier susceptible d'être obtenue par un procédé selon 15 l'une quelconque des revendications 4 à 8. 10. Ebauche d'acier selon la revendication 9, caractérisée en ce que sa dureté est comprise entre 46 et 48 HRC. 20 11. Ebauche d'acier selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que sa résilience KV à -40°C est d'au moins 40 Joules. 12. Ebauche d'acier selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, 25 caractérisée en ce que sa résistance mécanique Rm est comprise entre 1500 et 1600MPa. 13. Utilisation d'une ébauche selon l'une quelconque des revendications 9 à 12 ou d'une composition d'acier selon l'une quelconque 3037599 22 des revendications 1 à 3 pour la fabrication d'un élément d'appareil à pression. 14. Utilisation selon la revendication 13, caractérisé en ce que 5 l'élément d'appareil à pression est un tube de canon, en particulier d'armes de petits calibres.