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Acier
Cette invention se rapporte à des aciers inoxyda- bles non-austénitiques. Elle concerne particulièrement l'a- mélioration de l'usinage des aciers inoxydables et vise plus particulièrement les aciers inoxydables au chrome où le ca- ractère ferritique prédomine. Pourtant elle est applicable aux aciers qui sont connus dans l'industrie comme aciers ferritiques inoxydables et à d'autres aciers au chrome que l'on désigne parfois comme aciers martensiques au chrome.
D'une manière plus générale on peut dire que cette applica- tion vise des aciers inoxydables qui peuvent être désignés comme non-austénitiques.
Dans la littérature existante, il y a bon nombre d'aciers au chrome qui appartiennent aux classes sus-mention- nées. Dans la plupart de ces aciers, la teneur en chrome descend habituellement dans la proportion de 10 à 30 % de chrome. Comme marges de chrome courantes on a par ex. 10 à 14 %; 14 à 18 %; 18 à 24%; et 24 à 30%. Dans la marge de
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10 à 30% de chrome on a pour habitude de se référer à des aciers de la basse teneur en chrome, tels que ceux compris dans la marge de 10 à 20 % de chrome, comme étant traita- bles à chaud, c'est-à-dire que leur dureté peut être accrue par des processi de traitement à chaud bien connus dans l'industrie de l'acier.
La série d'aciers quirépond à ces traitements à chaud bien connus pour accroitre la dureté et la résistance dépend de la. teneur en carbone parce que l'étendue du champ de fer gamma pour une teneur donnée de chrome, croit en même temps que s'accroit la teneur en car- bone tandis que au contraire, l'étendue de ce champ décroit pour n'importe quelle teneur en carbone dès que la teneur en chrome croit. Par exemple, l'étendue du champ gamma avec 1 % de carbone est d'environ 12 de chrome et pour le champ qui peut contenir une quantité de la phase gamma elle est d'environ 18% de chrome tandis que avec 1% de carbone le champ dans lequel on peut réaliser un durcissement va jus- qu'à 20% de chrome, et avec 1 1/2% de carbone il peut aller jusqu'à 25 o de chrome.
Deplus on avait tout d'abord proposé un alliage résistant à la corrosion et 2 la chaleur comprenant 15 à 30% de chrome 1/2 à 2 % de plomb, le restant était essentiellement du fer.
Dans cette proposition antérieure, il est établi que le plomb est un ingrédient très difficile à incorporer aux al.liages de fer du fait qu'il s'oxyde rapidenent et qu'il se volatilise rapidement dans ces conditions. Pour cette raison, on conseille d'ajouter le plomb en quantité double de celle qui est désirée dans l'alliage. On conseille d'ajouter le plomb dans le four juste avant le soutirage, ou de floculer le plomb en introduisant un mince filet de plomb fondu dans l'eau froide, le dit floculat étant alors ajouté progressivement à la louche ou au tuyau et agité pendant que le mélange se réalise. Dans cette proposition antérieure, il est établi que de cette façon 50% de l'addi- tion environ peuvent être introduits sous forme de solution solide dans le métal.
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L'état de solution solide est donc entièrement différent de celui de dispersion surtout sous forme de plomb libre ou d'un alliage libre ou d'un composé de ceux-ci.
±'un des buts de l'invention est de fournir un acier inoxydable de chacuns des différents types indiqués dans lequel l'usinage de l'acier est amélioré.
Un autre but de l'invention est de fournir un acier inoxydable du type indiqué dans lequel cet usinage amélioré est atteint sans amoindrir les propriétés mécaniques de l'acier.
Divers autres buts de la présente invention appa- rdtront à mesure que cette description progresse.
L'invention se rapporte particulièrement à l'amé- lioration de l'usinage d'aciers inoxydables du type en ques- tion contenant du carbone à raison de quantités effectives allant jusque1,7 % et de 8 à 30 % de chrome, par addition de plomb.
En particulier, on introduit de préférence le plomb en pourcentages allant de 0,03 à 0,478 %. De plus, il im- porte que ce plomb soit introduit d'une manière telle qu'une notable fraction en soit dispersée au travers de l'acier.
De préférence, la majeure partie du plomb est dispersée uni- formément au travers de l'acier et la majeure partie au moins se trouve sous forme inframicroscopique pour un grossisse- ment de 100 diamètres environ. On a découvert que ceci est réalisable et que l'aptitude à l'usinage s'en trouve amélio- rée sans répercussion nuisible sur lespropriétés mécaniques de l'acier ou sur la réaction de l'acier aux processi de traitement à chaud habituels.
Alors que des aciers de compositions très diverses ont été préparés au cours de ce travail de recherche et de développement, on n'en utilisera qu'un nombre limité pour illustrer les avantages de la présente invention.
Dans une série d'essais contenant approximativement 0,35% de carbone 0,55 % de manganèse 0,45 % de silice 0,025%
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de' :'30Llf:C8 et 14 . de chrome on à. comparé des aciers a;:..: i; v une teneur en plomb allant de 0,06 à 0,09 % avec d'autres échantillons auxquels on n'avait pas ajoute de plomb.
Des essais de résistance et (le dureté ont été faits sur ces aciersen utilisant des spécimen'; qui avaient été durant'
EMI4.2
chaui les /une- heure a 1800 et refi<05-ii±-s au. Jour. l'es propriétés de résistance comprenant 'O.-2oc-, .le :-Lll)'jt1lorj, ?.'é].n#..jgsts,o>; et 18 striction ont été essentiellement le" mëmec dans les aciers auxquels on. n'avait pas s.;i0Pt.é de -olomb et dans ceux ou:! e?.tei>1.5-ea.t #,06 e.t ?,0< 1' de 'plomb. if} récistanco à l'impact t Cr:-1.9 jD?' et t 1, e duretés s F> i=, i iJ e 1 ? ont été e c; r: en 'c:te: :el1l8 ";X!C les s r::81i16S.
Les es'sais d'usinage réalisés sur ces aciers a./snb uc'e cursté Brruell approximative de 200 ont. t. i>o : tré une 8.;léJ¯o:L"e.t¯oiJ de 15 pour l'alliacée contenant 'i 0 , 0 de e p 1. o : . :l:> et 3 S2 ;- pour l'alliage oontensnt 0,00 de plomb.
Une autre s."#:F.e d'essais fut aite oo".te'-.)a'nt ap- -(1 "",..¯..",,,,.L..,...-::. ent 0 1'7 de carbone, 0 5 a /' de "r:1'î""n'l'\("<"''.. e o , 4= 3. de e E 1. 1 5 . c <# 0 , Q 2 ;5 de soufre et t 1 7 , 2 0 ;- de chrome. L'un ce ces échantillons contenait O , 0 8 . %j de plomb tandis (jUe ]'autre n'était pas additionné de plomb.
Des essais réalisés sur ces aciers 8.9rs recuit ]¯.1:00 n'ont pas révélé de à±f 'éi:enc< essentielle dans les propriétés de résistance la traction de résistance l'impact et les alliages avec et sans plomb avaient la même dureté. Des essais d'usinage ont montré que l'acier ne contenant que 0,08 de plomb avait une aptitude l'usinage de 14% meilleure que celle de celui auquel on n'avait pas ajouté de plomb.
Dans une autre série d'essais répondant, essentiel- lement à la même analyse sauf que le carbone représentait environ 0,10% et que la teneur en plomb était 0,11 %, les aciers furent essayés à une dureté Brinell de 176 et il s'est trouvé que l'acier contenant du plomb avait amélioré son aptitude à l'usinage de 29%. Ici encore, les propriétés mécaniques restaient essentiellement identiques.
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Des essais comparatifs furent faits sur des aciers contenant approximativement 27 % de chrome avec 0,10 % de carbone et des teneurs normales en Mn, Si, P et S de sorte que lesdeux aciers étaient essentiellement les mêmes sauf que l'un contenait o,15 % de plomb tandis que l'autre n'é- tait pas additionné de plomb. Les propriétés mécaniques des deux alliages étaient essentiellement les mêmes et lors- qu'on effectuait des essais d'usinage sur des specimens ayant une dureté Brinell d'environ 215, l'alliage contenant 0,15 % ±Le plomb présentait une amélioration d'usinage de 39 % comparativement à l'alliage auquel on n'avait pas ajouté de plomb.
L 'effet de coopération du plomb avec le soufre et avec le phosphore dans l'amélioration de l'aptitude à l'usi- nage des aciers ferriues inoxydables se trouve illustrée par des essais sur des aciers ayant les compositions données au tableau I et par les données dàaptitude à l'usinage données au tableau II
Tableau I.- Composition chimiques d'aciers inoxydables..
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<tb>
ESsai <SEP> C <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> P <SEP> S <SEP> Or <SEP> Ni <SEP> Mo <SEP> Pb
<tb>
<tb> N <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> %
<tb>
EMI5.2
5034 (0,46) (0,'v9') (0,3'7) 0,02 0,025 16,0 0,25 100
EMI5.3
<tb> 5035 <SEP> (0,39) <SEP> (0,42) <SEP> (0,35) <SEP> 0,02 <SEP> 0,025 <SEP> 16,0 <SEP> 0,25 <SEP> 1,00 <SEP> (0,15)
<tb>
<tb> 5036 <SEP> 0,40 <SEP> 0,40 <SEP> (0,37) <SEP> 0,10 <SEP> 0,025 <SEP> 16,0 <SEP> 0,25 <SEP> 1,00 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 5037 <SEP> 0,40 <SEP> 0,40 <SEP> (0,41) <SEP> 0,02 <SEP> 0,12 <SEP> 16,0 <SEP> 0,25 <SEP> 1,00 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 5038 <SEP> (0,39) <SEP> 0,40 <SEP> (0,40) <SEP> (0,101) <SEP> 0,025 <SEP> 16,0 <SEP> 0,25 <SEP> 1,00 <SEP> (0,08)
<tb>
<tb>
<tb> 5039 <SEP> 0,40 <SEP> 0,40 <SEP> (0,33) <SEP> 0,02 <SEP> 0,12 <SEP> 16,0 <SEP> 0,25 <SEP> 1,00 <SEP> (0,12)
<tb>
sans addition de plomb ( ) comoosition réelle. Toutes les autres sont des compositions projetées.
Tableau II - Résultats d'essais mécaniques réalisés sur des aciers ierritiques (a).
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<tb>
Essai <SEP> NPB <SEP> P <SEP> S <SEP> Dureté <SEP> Usinage <SEP> Indice <SEP> de <SEP> Amélioration <SEP> de
<tb>
<tb> N <SEP> % <SEP> % <SEP> Brinell <SEP> Sciage <SEP> forage <SEP> l'usinage <SEP> en%
<tb>
EMI6.2
5034 0,02 0,025 197 i,oo 1,00 s=an-a-a--r-a
EMI6.3
<tb> 5035 <SEP> 0,15 <SEP> 0,02 <SEP> 0,025 <SEP> 198 <SEP> 0,784 <SEP> 0,631 <SEP> 41
<tb>
<tb> 5036 <SEP> 0,10 <SEP> 0,025 <SEP> 217 <SEP> 0,724 <SEP> 0,664 <SEP> 44
<tb>
<tb> 5037 <SEP> <SEP> 0,02 <SEP> 0,12 <SEP> 201 <SEP> 0,656 <SEP> 0,554 <SEP> 55
<tb>
<tb> 5038 <SEP> 0,08 <SEP> 0,102 <SEP> 0,025 <SEP> 215 <SEP> 0,573 <SEP> 0,472 <SEP> 92
<tb>
<tb> 5039 <SEP> 0,12 <SEP> 0,02 <SEP> 0,12 <SEP> 197 <SEP> 0,541 <SEP> 0,496 <SEP> 23
<tb>
sans addition de plomb (a) compositions données tableau 1
On observera que les aciers sont du type à 16% de chrome avec environ 0,
40% de carbone et qu'ils contien- nent environ 1/4 % de Ni et 1 % de Mo. Les variables sont le plomb, le soufre et le phosphore. Tous ces aciers sont le caractère ferritique mais ils sont durcissables ou bien répondent aux traitements thermiques habituels. L'essai
N 5034 quicontenait peu de soufre et de phosphore et qu- quel on n'avait pas ajouté de plomb a servi d'étalon ou niveau de base dens les essais d'usinage.
Les essais d'usinage ont porté sur le sciage et le forage. Dans les essais d:; sciage, la durée moyenne re- quise pour scier l'étalon de part en part (Essai N 5034 ) a reçu la valeur 1,00 et pour les autres aciers on a cal- culé un indice en divisant le temps moyen requis pour scier des barres de même section par le temps requis pour scier .l'étalon . Manifestement, les valeurs inférieures à 1,00 représentent alors un usinage amélioré. D'une manière ana- logue, en notant le temps requis pour forer Ces trous à une profondeur donnée dans l'étalon et dans les autres a- ciers on a pu claculer un indice de forage . Les améliora- tionsde l'usinage en ;% données dans la dernière colonne du tableau II ont été calculées à partir des indices obtenus au cours des essais de sciage et de forage sus-mentionnés.
Les données du tableau II montrent que le plomb, le
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soufre et le phosphore sont efficaces pour améliorer l'usi- nage de ce type d'acier, inoxydable. Les données montrent également que des combinaisons telles que le plomb et le phosphore (Essai 5038% coopèrent pour améliorer davantage l'aptitude à l'usinage. De même la combinaison de plomb et de soufre (Essai 5039) se coalisant pour améliorer l'usinage au delà de ce qu'on obtient lorsqu'un de ces éléments est utilisé seul.
Il est considéré comme hautement significatif que l'addition de 0,08 % de plomb seulement et l'élévation du phosphore de 0,02 % à 0,10 % envison (Essai 5038) puisse réduire l'indice moyen de moitié environ, ou, constaté d'une autre façon, réduire la durée de l'usinage à la moitié environ de celle du même acier dépourvu de plomb et à teneur faible normale en phosphore. On notera aussi que l'addition de 0,12 % seulement de plomb et l'augmentation du soufre de 0,025 % environ à environ 0,12% réduit la durée d'usinage à la moitié environ de celle du même acier auquel on n'avait pas ajouté de plomb et qui avait une teneur normalement basse en soufre.
Les données du tableau II indiquent la dureté des aci ers utilisés dans les essais d'usinage. Des essais sur des specimens des aciersénumérés autableau I après qu'ils avaient été chauffés pendant une heure à 1700 F et re- froidis au four ont montré que le plomb n'avait essentiel- lement aucun effet sur la résistance à la traction, la ten- sion de rupture, l'élongation, la striction et la résis- tance Charpy à l'impact ou la dureté Brinell . D'autre part la quantité de phosphore utilisée renforçait et durcissait quelque peu l'acier et diminuait la résistance à l'impact Charpy lorsqu'onutilisait seul ou conjointement avec le plomb. Le soufre, à la quantité utilisée, n'avait que peu ou pas d'effet sur ces proriétés lorsqu'on l'utilisait seul ou conjointement avec le plomb.
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Les avantages qu'il y a à utiliser des combinaisons à teneur légèrement accrues en soufre et en phosphore avec le plomb ressortent des résultats des épreuves réalisées sur les Essais N 4584 et 4853 répondant aux compositions suivantes
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<tb> Essai <SEP> Composition <SEP> chimique <SEP> %
<tb>
<tb> N <SEP> C <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> P <SEP> S <SEP> Cr <SEP> Ni <SEP> Mo <SEP> rb
<tb>
<tb>
<tb> 4584 <SEP> 0.40 <SEP> 0,50 <SEP> 0,50 <SEP> 0,015 <SEP> (0,055) <SEP> 16,0 <SEP> 0,25 <SEP> 1.00 <SEP> (0,05) <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4853 <SEP> 0,40 <SEP> 0,50 <SEP> 0,50 <SEP> 0,10 <SEP> 0,12 <SEP> 16,0 <SEP> 0,25 <SEP> 1.00 <SEP> (0,12)
<tb>
On observera que la seule différence dans la composi- tion de ces aciers réside dans l'accroissement du phosphore de 0,015 à 0,10 %, du soufre de 0,055 à 0,
12 et du plomb de 0,05 à 0,12 %. Toutefois, les épreuves d'usinage ont révélé une amélioration de 71% pour l'essai 4853 compara- tivement à l'essai 4584 pris comme étalon. L'acier de l'essai 4853 était légèrement plus résistant et plus dur et légère- ment moins ductile ainsi que le montrent l'élongation, la striction et la résistance à l'impact.
Dans une autre série d'épreuves, on a étudie l'effet d'une faible addition de plomb sur l'aptitude à l'usinage d'un - , alliage d'acier contenant principalement du chrome et du silicium comme éléments alliés. Les composi- tions de ces deux aciers sont données ci-dessous :
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<tb> Essai <SEP> C <SEP> Si <SEP> Cr <SEP> Pb
<tb>
<tb> N <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> %
<tb>
<tb> 4590 <SEP> 0,41 <SEP> 3,69 <SEP> 8,@ <SEP> -
<tb>
<tb> 4591 <SEP> 0,42 <SEP> 3,83 <SEP> 8,5 <SEP> 0,08
<tb>
Les propriétéq mécaniques des aciers réprésentés par les essais ci-dessus lorsque les épreuves portaient sur des échantillons normalisés à 1900 F étaient essentielle- ment les mêmes.
Les épreuves de sciage et de forage réalisées sur ces aciers montraient que l'usinage était amélioré de 14% par la présence de 0,08 % de plomb. Des essais de forage turent faits sur ces deux aciers , traités à chaud de manière que l'acier nontenant du plomb avait une dureté brinell d'enviror
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, 280' et que celui auquel on n'avait pas ajouté de plomb avait une dureté de 275.
Les essais ont montré que les temps requis pour forer des trous à une certaine profondeur n'atteignent que 70% pour l'acier de plus grande dureté mais contenant du plomb au début de 1''épreuve et après qu'on avait réalisé un certain nombre d'épreuves le temps requis pour forer des trous dans l'acier ne contenant pas de plomb s'élevait jusqu'à exiger approximativenent deux fois plus de temps que pour l'acier d'une dureté quelque peu plus élevée mais contenant 0,08 % de plomb, c'est-à-dire que le forage devenait plus rapidement pénible lorsqu'il n'y avait pas de plomb.
L'acier utilisé dans cet essai est représentatif du , type d'aciers inoxydables dans lesquels le Si complète le Or afin de rendre l'acier inoxydable. Dans ce cas le sili- cium plus le chrome s'élèvent quelque peu au delà de 12 % et pour bien des applications l'acier est aussi inoxydable qu'un acier contenant 12 % au davantage de chrome, et c'est un acier ferritique .
Alors que les exemples qui ont été donnés dans un but d'illustration ont montré des teneurs en plomb relative- ment faibles telles que 0,05 à 0,15 %, on peut utiliser des quantités plus grandes de plomb, par exemple 0,1 à 0,3 % pour améliorer encore davantage l'aptitude à l'usinage des aciers indiqués. Une nouvelle caractéristique de la décou- verteqte l'usinage des aciers peut être amélioré par l'ad- dition de plomb sous forme finement dispersé réàide dans le fait que les proriétés mécaniques des aciers obtenus et leur réaction aux traitements thermiques habituels ne sont pas affaiblies, ce qui n'est généralement pas le cas lors- que d'autres moyens connus auparavant sont utilisés dans ce but.
Le procédé pour additionner le plomb à l'acier afin d'améliorer l'usinage est important, mais les caractéris- tiques importantes sont que le plomb dans l'acier doit se trouver principalement sous une forme finement dispersée,,,,
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de façon homogène et que la teneur en plomb doit être comprise entre certaines limites qui seront révélées dans les revendications.
Des aciers satisfaisant ont été obtenus en introdui sant le plomb conformément aux divulgations des brevets britanniques N 520.024 du 8 juillet 1958 et N 520.227 du 12 juillet 1938 de la demanderesse.
Les essais ont montré que la présence du plomb dans les aciers de la présente invention n'a. pas d'effet préju- diciable au point de vue de la résistance de l'acier à la corrosion. D'ailleurs il est de fait que dans beaucoup de cas la résistance de l'acier à la corrosion se trouve améliorée par la présence de plomb.
Alors que l'invention vise avant tout les aciers au chrome, d'autres éléments alliés, dans certaines limites de pourcentage peuvent être pr@sents sans amener les aciers à acquérir le caractère austénitique et l'invention s'appli- que à de tels aciers. De même, alors qu'on a rangé les aciers dans la classe des aciers au chrome, il existe certaine éléments d'alliage qui agissent surtout dans le même sens que le chrome en ce qu'ils tendent à rendre les aciers ferritiques et ces éléments peuvent être ajoutés jusqu'à certains degrés de pourcentages pour suppléer ou remplacer en partie le chrome dans les aciers de l'inven- tion.
La teneur en chrome ne sera toutefois en aucun cas inférieure à 8 % . rar exemple, ainsi qu'il a été mentionné le silicium dans certaines gammes de pourcentages tend à complèter le chrome pour faire un acier inoxydable ou pour améliorer la résistance à la corrosion et à la chaleur de l'acier et il tend aussi à rendre l'acier ferritique. Dans un acier contenant de 8 à 9% de chrome, on peut utiliser de 3 à 4 % de silicium. Un tel acier peut contenir du car- bone à raison de 0,4 % à 0, 5 %.
Le molybdène, améliore la résistance à la corrosion et à la chaleur de l'acier dans certaines applications et
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tend également à rendre l'acier plus ferritique. Tour cette raison, le molybdène peut être utilisé dans certaines limites de pourcentage pour suppléer au chrome ou pour le remplacer en partie. Le tungstène également agit dans une certaine mesure comme le chroem. Le molybdène et le tungstène peuvent être utilisés dans les aciers inoxydables lorsqu'ils sont em- ployés dans des applications impliquant des températures élevé es et ils peuvent servir à accroitre la résistance des aciers.
D'autres exemples de promoteur@s de ferrite qui peuvent être employés sont l'aluminium, le titane, le cobalt et le niobium. Des quantités allant de traces à 4 % de l'un au moins de ces promoteurs peuvent être utilisées et le to- tal ne devra pas excéder 10 %.
Certains éléments d'alliage passent généralement dans l'industrie pour tendre, lorsqu'ils sont présents en pourcentages suffisants, à produire des aciers austéniti- ques et des'exemples remarquables de ces éléments sont le nic- kel et le manganèse..Pourtant le nickel et/ou le manganèse peuvent être présent dans les aciers dans certaines limites de pourcentages pour conférer des propriétés spéciales ou pour améliorer certaines propriétés.
L'industrie a reconnu les ef- fets améliorants de certains pourcentages limités de nickel et de manganèse à l'acier inoxydable du type au chrome et il existe des spécifications reconnues qui protègent de telles compositions. par exemple il est établi dans certaines spéci- fications telles que le Steel Products Manual of the American iron and Steel lnstitute, que certains alliages au chrome contiennent jusque 2 % de nickel au maximum. Dans certaines compositions, le nickel améliore la résistance à la corrosion Le manganèse peut jouer un role similaire. Des quantités allai] de traces à 3% d'au moins un des éléments modificateurs du groupe constitué par le nickel et le manganèse peuvent être utilisées.
Le cuivre est un autre élément d'alliage qui peut être utilisé dans le type d'acier visé par cette application afin d'améliorer ou de conférer des propriétés désirables/1
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Le cuivre a peu d'effet sur la structure des aciers de sorte qu'il ne tend pas à modifier leut état ferritique d'une manière appréciable. On peut utiliser le cuivre à concurence de 4 %.
Alors que l'invention se base principalement sur l'addition de plomb dans certaines gammes de poucentages afin d'améliorer l'usinage de l'acier, dans certaines compo- sitions il est désirable, comme indiqué, d'utiliser une com- binaison du plomb avec d'autres éléments tels que le soufre et/ou le phosphore. il est bien connu dans la pratique que le soufre peut être utilisé pour améliorer l'usinage d'une grande variété d'aciers et on l'utilise dans les aciers ino- xydables au chrome pour améliorer l'usinage.
D'autre part on a reconnu que le soufre en pourcentages élevés diminue certaines des propriétés mécaniques des aciers et pour cette raison on restreint la quantité de soufre à utiliser pour l'amélioration de l'usinage des aciers à des valeurs beau- coup plus faibles que le pourcentage maximum qui est utilisé dans les aciers lorsqu'il est fait appel au soufre seul pour améliorer l'usinage, Par exemple dans certains aciers commer- ciaux qui sont actuellemant sur le marché, des teneurs en sou fre allant jusque 0,30 % et même plus ont été utilisées. On préfère limiter la tenaur en soufre à 0,15 % environ comme maximum lorsqu'il est employé en combinaison avec le plomb.
Pour des aciers au soufre, la teneur en soufre peut aller de 0,05 à 0,15 % lorsqu'utilisé en combinaison avec le plomb. Le selenium et/ou le tellure mais spécialement le sélénium ont été utilisés pour améliorer l'usinage des aciers et peuvent être employés en combinaison avec le plomb tout comme on l'a montré pour le soufre. Puisque le soufre, le sélénium et le tellure sont tous membres du groupe VI du Système Périodique et ont beaucoup de propriétés liées, il est entendu que l'emploi du vocable "soufre" englobe ici les éléments similaires et liés : sélénium et tellure.
Le phosphore est aussi un élément qui a été utilisé pour améliorer l'usinage de l'acier et il est efficace
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dans ce but jusqu'à une certaine limite mais utilisé en pourcentages plus élevés, il tend à abaisser les propriétés mécaniques des aciers et en particulier leur ductilité.
Pour cette raison on limite la quantité de phosphore dans l'acier lorsqu'on l'utilise en combinaison avec le plomb afin d'améliorer l'usinage et on préfère limiter la teneur en phosphore à environ 0,15 % au maximum.
Pour des aciers au phosphore, la teneur en phosphore peut aller de 0,02% à 0,15 % lorsqu'utilisé en combinaison avec le plomb. La faculté d'utiliser des quantités croissante! de soufre et/ou de phosphore est conditonnée par les proprié- tés que l'on désire dans l'acier. Si l'aptitude maxima à l'usinage constitue la principale exigence, il est alors désirable d'utiliser à la fois ces deux éléments qui agissent pour éliminer les éclats et améliorer l'usinage. Si d'autre part il est surtout important de maintenir une tonne duc- tilité alors on peut faire un usage moindre de ces deux éléments pour améliorer l'usinage et on compte davantage sur le plomb qui endéans de la gamme préférée est essentiellement sans effets sur les propriétés mécaniques de l'acier.
L'emplo du soufre et/ou phosphore pour améliorer l'usinage dans ces aciers est d'une meilleure application dans les aciers qui sont relativement doux et relativement faibles comme résistam ce mais qui ont une bonne ductilité. Ces aciers tendent à s'arracher et à se souiller dans les opérations d'usinage et les éléments soufre et phosphore durcissent quelque peu l'acier et amènent les copeaux à se casser plus librement et ils sont avantageux dans ces compositions à faible teneur en carbone.
L'aluminium en tant qu'élément allié dans ces aciers tend, tout comme le chrome à les rendre ferritiques et pour certaines applications, en particulier pour la résistance à l'effritement aux températures élevées il amélioreles aciers et pour cette raison, l'aluminium peut être consi déré comme. un élément supplémentaire vis-à-vis du chrome et peut être- utilisé endéans certaines limites de pourcentages dans ces,
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aciers en remplacement du chrome. L'aluminium, en faible pour- centage est un élément quiaffine le grain et peut agir pour éviter un accroissement excessif du grain au cours de cer- taines opérations de traitement% thermique.
D'autres éléments qui peuvent être utilisés pour af- finer le grain et contrôler en partie la croissance des grains sont le titane, le vandium et le zirconium. L'azoteest un élément qui a été utilisé dans ces aciers dans le but d'af- finer les grains et pour accroître la résistance et la dureté.
L'azote pourtant est un élément efficace d'austénisation et la quantté d'azote qui peut être utilisée dans ces aciers sans tendre à leur conférer le caractère austénitique est quelque peu limité.
L'azote en accrotsant la dureté et la résistance dans certaines compositions, plus spécialement celles qui sont relativement àouces, tend à améliorer l'usinage, et pour cette raison il entre dans la portée de l'invention d'utiliser de faibles pourcentages d'czote allant par exemple de 0,10 % à 0,20%. La quantité maxima d'azote permise doit être maintenue dans les basses limites pour des aciers de grande dureté et de grande résistance. D'autre part avec les aciers plus doux, la teneur élevée en azote peut être utilisées dans certaines applications.
Pour cette raison, l'azote peut être considéré com- me agent do fragilité. D'autres éléments de ce genre sont comme on l'a déjà expliqué, le soufre et le phosphore. On préfère ne pas utiliser plus de 0,15% de chacun de ces élément et pas plus de 0,3 % au total d'éléments qui apportent la fragilité.
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