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A c 1 e r .
Pour les charpentes métalliques et la construction de ponts, on cherche actuellement de plus en plus à utiliser un acier présentant un taux plus élevé de résistance à la' traction et, avant tout, une limite d'élasticité plus élevée que l'acier coulé doux employé presque exclusivement jusqu'à présent (désigné d'après les normes de l'industrie allemande par acier 37). L'acier de construction plus dur doit, toute- fois, à côté de taux favorables de résistance et de limite d'élasticité présenter un bon allongement et une bonne te- nacité et ne doit pas être beaucoup plus difficile à travail- ler que l'acier 37. On a essayé d'abord d'obtenir un acier
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de construction plus dur par élévation de la teneur en car- bone.
L'acier dit acier 48 possède un taux de résistance à la traction de 48 - 58 kg/mm2 et une limite d'élasticité de 29 kg/mm2. L'élévation de la teneur en carbone entraîne, tou- tefois, une série d'inconvénients qui ont leur cause dans la nature même de cet élément d'alliage. Lors de l'addition de carbone toute élévation de la limite d'élasticité et du taux. de résistance à la traction est accompagnée d'une dimi- nution non négligeable de l'allongement et de la ténacité.
En même temps le taux de résistance à la traction augmente plus fortement que la limite d'élasticité, de sorte que le rapport de la limite d'élasticité au taux de résistance à la traction considéré actuellement assez souvent comme un indice de qua- lité, diminue avec l'augmentation de la teneur en carbone.De plus, l'élévation de la teneur en carbone dans l'acier de charpente est étroitement limitée par l'exigence d'un travail facile. Déjà avec l'acier 48 on rencontre certaines difficul- tés pour l'usinage de gros fers profilés. Dans les travaux de rivure également, une teneur en carbone plus élevée ne donne pas de bons résultats car les rivets en acier 48 ont l'incon- vénient de se tremper fortement.
Les tendances à utiliser dans l'acier de construction d'autres éléments d'alliage augmentant la résistance n'ont pas été en général couronnées de succès par suite du prix trop élevé des substances additionnelles, Lors de l'emploi de l' acier au nickel l'économie résultant de la. diminution du poids de la construction est contrebalancée par le prix trop élevé de l'acier au nickel.
La recherche du maximum d'économie a conduit dernièrement à utiliser dans l'acier de construction les propriétés du silicium, favorables à l'augmentation de la résistance. L'acier
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de construction au silicium, employé principalement dans les chemins de fer, possède approximativement la teneur en car- bone de l'acier 37 mais une teneur en silicium de 1%. Cet acier présente, à côté d'un taux de résistance d'au moins 50 kg/mm2, une limite d'élasticité de 36 Kg mm2 environ, tan- dis que l'allongement n'est que très peu inférieur à celui/de 1*acier 37.
Par l'addition de silicium, la nature métallurgique de l'acier primitif est, toutefois, altérée assez sensiblement.
La viscosité du bain augmente. Ce fait exige le maintien très rigoureux de températures de coulée déterminées. Lors de la solidification il se forme dans le bloc des soufflures relati- vement profondes; la faculté de l'acier de se souder diminue, de- sorte que la matière laminée finie accuse souvent des dé- doublements, des formations d'écaillés et des fissures, qui la rendent souvent impropre à être utilisée. De plus, la teneur en silicium élève le point de transformation supérieur (point A3) et réduit ainsi fortement l'intervalle de tempéra- ture dans lequel peut s'effectuer le façonnage à chaud.
Il subsiste donc, lors du laminage de l'acier au silicium, le danger de ne pas pouvoir terminer le façonnage à chaud quelque peu au-dessus du point de transformation supérieur (cette con- dition est, comme on le sait , la ligne directrice de tout façonnage à chaud) et d'être forcé de terminer le laminage de la matière à travailler, dans l'intervalle de température cri- tique en exerçant ainsi une violence artificielle sur les pro- priétés physiques du métal.
C'est ainsi que dans l'acier au silicium, les taux de résistance, spécialement la limite d'élas- ticité, sont fortement influencés par l'épaisseur du produit laminé et par la température finale du laminage. si l'introduc- t ion de l'acier au silicium a été un progrès, sa fabrication @
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et son application présentent toutefois de-grosses difficultés.
Les essais du Demandeur ont montre qu'il est possible d'obtenir un acier de charpente exempt de nickel qui, d'une part présente une limite d' élasticité élevée et une bonne tenacité et qui, d'autre part, ne possède pas les propriétés désavantageuses de l'acier au silicium pour la coulée et le façonnage à chaud. Les quelques avantages de l'acier au sili- cium- basse teneur en carbone et usinage facile - se retrou- vent dans le nouvel acier de charpente d'une manière encore plus accentuée.
Cet acier est obtenu, suivant l'invention, en ajoutant à un acier coulé doux, contenant au plus 0,2 % de carbone, une certaine quantité de cuivre et chrome. On a trouvé en particulier qu'il est avantageux de maintenir ces éléments dans les limites suivantes :
Or Cu 0,25-0,5% 0,5 - 1 %
L'influence favorable du cuivre sur l'augmentation de la résistance de l'acier est connue en elle-même depuis longtemps, mais elle n'a pu être utilisée dans l'industrie car les re- cherches ont montré que l'élévation de la limite d'élasticité et du taux de résistance à la traction, consécutive à l'addi- tion du cuivre est toujours accompagnée d'une diminution sen- sible de l'allongement et de la ténacité.
Le fait que cette diminution de ténacité ne se produit pas dans le présent cas est dû à la présence, simultanée de cuivre et de chrome. On a déjà essayé à plusieurs reprises d'employer une addition de cuivre, par exemple on a essayé de remplacer dans l'acier au nickel-chrome une partie du nickel par du cuivre. Ces essais n'ont pas été, toutefois, couronnés de suc- cès, ainsi que cela résulte plus particulièrement des recher- @
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chas d'Oertel et de Leveringhaus.
Les compositions choisies par ces derniers se distinguent de l'acier de charpente qui fait l'objet de l'invention, en ce ou'à côté de teneurs en carbone élevées, elles renfermaient toujours une certaine quantité de nickel. Le principe du pro- Cédé' reste inchangé si outre les additions sus-mentionnées,on ajoute encore de petites quantités (jusqu'à le-) de nickel, de tungstène, de molybdène, de titane ou de vanadium ou bien si la teneur en silicium et manganèse est augmentée.
De plus, on a tr,ouvé que l'acier, objet de l'invention, accuse, grâce à sa haute teneur en cuivre, un abaissement san- s ible du point de transformation supérieur, de 1000 environ.
Cet abaissement du point de transformation supérieur présente l'avantage que l'intervalle de température destiné au façonnage à chaud se trouve fortement accru, ce qui a pour conséquence- d'éviter les difficultés que l'on rencontre lors de l'usinage, par exemple, de l'acier de construction au silicium. En outre, la nouvel acier, possède également, grâce à sa teneur élevée ensuivre, une plus grande résistance à la corrosion ce que l'on savait d'ailleurs déjà pour l'acier au cuivre.
Par contre, comme particularité nouvelle cet acier présente par suite de sa composition particulière la propriété de résister à l'oxyda- tion d'une manière sensiblement plus élevée qu'un acier ne con- tenant que du cuivre, et de ne pas donner en conséquence de batitures ou d'écaillés superficielles d'oxyde.
Il est très important pour les propriétés du nouvel acier, comme on l'a déjà dit plus haut, qu'à coté de l'addition de cuivre dont l'action est plus forte que celle du chrome, la teneur en carbone soit faible et, spécialement, inférieure à 0,2% environ. Dans le cas de teneurs plus élevées en chrome et @
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en carbone, on peut il est vrai, obtenir des taux de résistan- ce favorables, mais la faculté de l'acier de se tremper aug- mante très sensiblement, de sorte que déjà à l'état laminé, l'usinage à l'aide d'outils coupants est difficile, Il faut cependant remarquer que, ainsi que l'enseigne la pratique des aciers de construction au silicium,
la facilite de l'usinage à l'aide d'outils coupants est très importante dans le cas des aciers employés dans les charpentes métalliques eu égard
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â l'éconaaie de leur emploi.
Dans le nouvel acier, la somme de teneurs en cuivre et en chrome ne, doit pas dépasser sensiblement 2%. Par exemple, 1' acier de charpente ayant la composition suivante; C 0,13, Si
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