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Procédé de fabrication de corps ou pièces, exigeant une résistance particulièrement élevée aux efforts se produisant lors d'explosions et de détonations.
Pour la fabrication de corps ou pièces (par exemple des chaudières vapeur à haute pression, des réservoirs! gaz à haute pression, des conduites sous pression pour l'industrie chimique,des tubes de bouches à feu, des ca- nons d'armes à feu et autres parties d'armes à feu), qui
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peuvent éclater sous l'action d'explosions et de détona- tions, on a jusqu'ici employé de préférence des alliages d'acier-nickel et des alliages d'acier-chrôme nickel.Dans ces derniers, la teneur en chrome était toutefois, de façon habituelle, comprise entre 0,5et 1,5 la et était toujours inférieure à la teneur en nickel.
Il faut toutefois citer, comme étant connue, mais plus rarement employée, une addi- tion de molybdène à l'acier-chrome-nickel; cette addition facilite le traitement thermique et permet d'obtenir une diminution du danger de fragilité. Toutefois, tous ces al- liages d'acier ne satisfont plus aux conditions accrues en une ténacité maximum, qui sont actuellement exigées pour les corps et pièces mentionnés plus haut.
On pourrait pen- ser à employer des alliages d'acier austéniques, qui'. comme il est connu, possèdent un haut degré de ténacité et de ca- pacité de déformation, mais ces alliages d'acier présentent l'inconvénient d'avoir une faible limite d'étirage relati- vement à leur résistance à la traction et sont écartés pour ce motif ainsi qu'en raison de leur prix trop élevé.Il a en effet été découvert, à la suite d'essais approfondis, un groupe d'alliages d'acier, qui, pour un prix relativement faible, possèdent une aptitude surprenante pour les usages mentionnés ci-dessus.
Ta présente invention a par conséquent pour but d'obtenir des corps ou pièces (par exemple des chaudières à vapeur à haute pression, des réservoirs à gaz à haute pression, des conduites sous pression pour l'industrie chimique, des tubes de bouches à feu, des canons d'armes à feu et autres parties d'armes à feu), qui exigent une résistance particulièrement élevée aux efforts se produisant lors d'explosions et de dé- tonations, corps et pièces dans lesquels l'alliage d'acier employé se caractérise par un grand pouvoir de déformation et une résistance dynamique particulièrementélevée en même temps
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que par une résistance statique élevée et qui, par suite de sa composition n'est pas coûteux.
Ce but est atteint, confor- mément à l'invention, par le fait que, pour la fabrication des corps et pièces mentionnés, on emploie un alliage d'a- cier, qui renferme plus de 2 et jusqu'à environ 4, 5 de chrome, au maximum 3% de nickel et au maximum 0,3 % de car- bone. la caractéristique essentielle de ces alliages d'acier consiste en ce que le constituant, assurant la ténacité maxi- mum, qu'on a toujours cherché jusqu'ici dans le nickel, a été trouvé dans le chrome. Par conséquent, les alliages d'acier, proposés pour la fabrication des corps et pièces mentionnés, se caractérisent surtout par une teneur en chrome accrue au moins jusqu'à 2 %, avec une teneur en carbone allant au maxi- mum à 0,3 %.
L'addition de nickel ne sert qu'à faciliter le traitement thermique pour de fortes sections transversales; elle peut'par suite, par exemple pour des épaisseurs de pa- roi jusqu'à 150 mm environ de corps forgés creux, également être entièrement supprimée. Par contre, une addition de mo- lybdéne d'au moins 0,15 % environ (qui peut être remplacée par une addition de tungstène d'une valeur approximativement dou- ble) est absolument nécessaire. Les alliages d'acier, propo- sés pour la fabrication des corps et pièces mentionnés, at- teignent leurs meilleures propriétésepar un traitement ther- mique d'amélioration, c'est à dire par un refroidissement brusque suivi d'un recuit.
On peut ainsi atteindre des va- leurs de résistance très élevées (limite de rupture et limi- te d'étirage) pour une ténacité extraordinairement élevée.Les alliages d'acier mentionnés possèdent toutefois encore après le recuit normal une ténacité également très élevée, en tout cas avec des valeurs de résistance plus faibles.
L'alliage d'acier suivant, par exemple, convient pour la fabrication des corps et pièces entrant''en considération:
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EMI4.1
<tb> Carbone <SEP> Chrome <SEP> Molybdène <SEP> Nickel
<tb>
EMI4.2
0,18 O 2, 49 ô 0,43 a -- Exemple 1.- Un barreau-éprouvette rond, forgé, d'un diamètre de 150 mm. en un acier présentant cette composition, a donné les valeurs suivantes: a/ après un. traitement de recuit de normalisation,:
EMI4.3
<tb> Direc- <SEP> Limite <SEP> Limite <SEP> Allonge- <SEP> Ténacité <SEP> de <SEP> l'éproution <SEP> d'éti- <SEP> de <SEP> rup- <SEP> ment <SEP> Strie-' <SEP> vette <SEP> entaillée.
<tb> d'essai <SEP> rage.2 <SEP> ture.2 <SEP> relatif, <SEP> tion. <SEP> Essai <SEP> nor- <SEP> Essai <SEP> de
<tb> kg/mm <SEP> kg/mm <SEP> L <SEP> = <SEP> 5d <SEP> % <SEP> mal <SEP> de <SEP> Mesnager
<tb> % <SEP> Charpy
<tb> mkg/cm
<tb>
EMI4.4
--..-------------------------------------------------
EMI4.5
<tb> Longitudinale. <SEP> 40 <SEP> 60,1 <SEP> 27,0 <SEP> 77 <SEP> 42
<tb>
<tb> Transversale. <SEP> 42 <SEP> 61,5 <SEP> 18, <SEP> 8 <SEP> 64 <SEP> - <SEP> 21
<tb>
<tb> b. <SEP> après <SEP> un <SEP> traitement <SEP> d'amélioration .
<tb>
<tb>
Longitu-
<tb>
EMI4.6
dinale. 68 82, z 3 72 32, 7
EMI4.7
<tb> Transver-
<tb>
<tb> sale. <SEP> 68 <SEP> 81,1 <SEP> 19,- <SEP> 64 <SEP> - <SEP> 17
<tb>
Exemple 2.- Un cylindre creux forgé, d'une longueur de 1860 mm. d'un diamètre intérieur de 850 mm et d'une épaisseur de pa- roi de 120 mm., en acier de la même composition que celle spécifiée en 10, a donné, après traitement thermique, les valeurs suivantes:
EMI4.8
<tb> Direc- <SEP> Limite <SEP> Limite <SEP> Allonge- <SEP> Ténacité <SEP> de <SEP> l'éprou-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tion <SEP> d'éti- <SEP> de <SEP> rup- <SEP> ment <SEP> Stric- <SEP> vette <SEP> entaillée.
<tb>
EMI4.9
d t essai, rae. 2 ture. 2 relatif . tion. Essai normal de Charp y kg fmm kg/mm.
L == % ai % !Jlkg/cm2 -....--....--------------..---.".-------..,-----------..........."¯......".,........
EMI4.10
<tb> axiale <SEP> 54, <SEP> 8 <SEP> 68, <SEP> 1 <SEP> 20,8 <SEP> 75 <SEP> 41, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
<tb> tangentielle. <SEP> 52,0 <SEP> 67,2 <SEP> 21, <SEP> 3 <SEP> 75 <SEP> 40,8
<tb>
EMI4.11
!i!.!l9.g.{!9.D.'
Un procédé de fabrication de corps ou pièces (par exem- ple des chaudières à vapeur à haute pression, des réservoirs à gaz à haute pression, des conduites sous pression pour
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Process for manufacturing bodies or parts, requiring particularly high resistance to the forces occurring during explosions and detonations.
For the manufacture of bodies or parts (for example high pressure steam boilers, high pressure gas tanks, pressurized pipes for the chemical industry, tubes for guns, cannons for firearms. fire and other parts of firearms), which
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may explode under the action of explosions and detonations, so far, preference has been given to using nickel-steel alloys and nickel-chromium-steel alloys, in the latter the chromium content was , usually between 0.5 and 1.5 la and was always less than the nickel content.
It should however be mentioned, as being known, but more rarely used, an addition of molybdenum to steel-chromium-nickel; this addition facilitates the heat treatment and allows a reduction in the danger of brittleness. However, all of these steel alloys no longer meet the increased conditions for maximum toughness, which are currently required for the bodies and parts mentioned above.
One could think of employing austenic steel alloys, which '. as is known, possess a high degree of toughness and deformation capacity, but these steel alloys have the disadvantage of having a low stretch limit relative to their tensile strength and are discarded. for this reason as well as because of their too high price. Indeed, it has been discovered, following extensive tests, a group of steel alloys which, for a relatively low price, have a surprising aptitude for the uses mentioned above.
The object of your present invention is therefore to obtain bodies or parts (for example high pressure steam boilers, high pressure gas tanks, pressurized pipes for the chemical industry, tubes for fire hydrants. barrels, guns and other parts of firearms), which require a particularly high resistance to the forces produced during explosions and detonations, bodies and parts in which the steel alloy used is characterized by high deformation power and particularly high dynamic resistance at the same time
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only by a high static resistance and which, owing to its composition, is not expensive.
This object is achieved, in accordance with the invention, by the fact that, for the manufacture of the bodies and parts mentioned, a steel alloy is used, which contains more than 2 and up to approximately 4.5. chromium, a maximum of 3% nickel and a maximum of 0.3% carbon. the essential characteristic of these steel alloys consists in that the constituent, ensuring maximum toughness, which has hitherto always been sought in nickel, has been found in chromium. Consequently, the steel alloys offered for the manufacture of the mentioned bodies and parts are characterized above all by an increased chromium content of at least up to 2%, with a carbon content of at most 0.3. %.
The addition of nickel only serves to facilitate heat treatment for large cross sections; it can therefore, for example for wall thicknesses of up to about 150 mm for hollow forged bodies, also be eliminated entirely. On the other hand, an addition of molybdenum of at least about 0.15% (which can be replaced by an addition of tungsten of approximately double value) is absolutely necessary. The steel alloys, proposed for the manufacture of the bodies and parts mentioned, attain their best properties by an improvement heat treatment, that is to say by a sudden cooling followed by an annealing.
Very high strength values (tensile strength and draw limit) can thus be achieved at an extraordinarily high toughness. The steel alloys mentioned however still have a very high toughness after normal annealing. any case with lower resistance values.
The following steel alloy, for example, is suitable for the manufacture of the bodies and parts under consideration:
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EMI4.1
<tb> Carbon <SEP> Chromium <SEP> Molybdenum <SEP> Nickel
<tb>
EMI4.2
0.18 O 2, 49 ô 0.43 a - Example 1.- A round, forged bar-test piece with a diameter of 150 mm. in a steel having this composition, gave the following values: a / after a. normalization annealing treatment ,:
EMI4.3
<tb> Direc- <SEP> Limit <SEP> Limit <SEP> Extension- <SEP> Tenacity <SEP> of <SEP> the start <SEP> of <SEP> of <SEP> rup- <SEP > ment <SEP> Streak- '<SEP> vette <SEP> notched.
<tb> test <SEP> rage.2 <SEP> ture.2 <SEP> relative, <SEP> tion. <SEP> Test <SEP> nor- <SEP> Test <SEP> of
<tb> kg / mm <SEP> kg / mm <SEP> L <SEP> = <SEP> 5d <SEP>% <SEP> mal <SEP> from <SEP> Mesnager
<tb>% <SEP> Charpy
<tb> mkg / cm
<tb>
EMI4.4
--..---------------------------------------------- ---
EMI4.5
<tb> Longitudinal. <SEP> 40 <SEP> 60.1 <SEP> 27.0 <SEP> 77 <SEP> 42
<tb>
<tb> Transversal. <SEP> 42 <SEP> 61.5 <SEP> 18, <SEP> 8 <SEP> 64 <SEP> - <SEP> 21
<tb>
<tb> b. <SEP> after <SEP> a <SEP> treatment <SEP> of improvement.
<tb>
<tb>
Longitu-
<tb>
EMI4.6
dinale. 68 82, z 3 72 32, 7
EMI4.7
<tb> Transver-
<tb>
<tb> dirty. <SEP> 68 <SEP> 81.1 <SEP> 19, - <SEP> 64 <SEP> - <SEP> 17
<tb>
Example 2.- A forged hollow cylinder, 1860 mm long. with an internal diameter of 850 mm and a wall thickness of 120 mm., made of steel of the same composition as that specified in 10, gave, after heat treatment, the following values:
EMI4.8
<tb> Direc- <SEP> Limit <SEP> Limit <SEP> Extension- <SEP> Tenacity <SEP> of <SEP> the test
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tion <SEP> of <SEP> rup- <SEP> <SEP> Stric- <SEP> vette <SEP> notched.
<tb>
EMI4.9
d t try, rae. 2 ture. 2 relative. tion. Normal Charp y kg fmm kg / mm test.
L ==% ai%! Jlkg / cm2 -.... - .... -------------- ..---. ".------- .., -----------........... "¯ ......"., ........
EMI4.10
<tb> axial <SEP> 54, <SEP> 8 <SEP> 68, <SEP> 1 <SEP> 20.8 <SEP> 75 <SEP> 41, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
<tb> tangential. <SEP> 52.0 <SEP> 67.2 <SEP> 21, <SEP> 3 <SEP> 75 <SEP> 40.8
<tb>
EMI4.11
! i!.! l9.g. {! 9.D. '
A process for manufacturing bodies or parts (eg high pressure steam boilers, high pressure gas tanks, pressure pipes for
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.