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La présente invention est relative à un procédé d'obtention de revêtements durs et résistants à l'usure, sur les objets en fer ou en acier, par soudage de rechargement, ainsi qu'à une baguette de soudage convenant à la mise en oeuvre de ce procédé.
Pour parvenir au but indiqué, on utilise quelquefois des baguettes de soudage qui fournissent une soudure constituée par de l'acier à haute teneur en carbone.
Ces baguettes de soudage ont toutefois divers inconvénients. La dureté dépend dans une forte mesure de la vitesse de refroidissement du cordon de soudure déposé ainsi que d'autres facteurs variables. Pour de nombreuses applications, la résistance à l'usure est insuffisante, et la dureté diminue fortement aux températures élevées. Il existe, d'autre part, divers types de baguettes pour le soudage de rechargement qui fournissent un cordon de soudure constitué d'un acier spécial plus ou moins fortement allié ou d'un autre alliage dur. Ces baguettes de soudage permettent de réaliser des rechargements ayant d'excellentes propriétés, mais sont trop coûteuses pour de nombreuses applications.
C'est l'un des buts principaux de la présente invention que de parvenir à un procédé de rechargement et à une baguette de soudage qui permettent, avec la mise en oeuvre de petites additions d'alliage coûteuses, l'obtention de revêtements ou rechargement ayant une très bonne résistance à l'usure.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention est essentiellement caractérisé par le fait que, si, l'objet, on dépose par rechargement un acier ayant la composition suivante :
EMI1.1
<tb>
<tb> Carbone <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 1,2 <SEP> % <SEP>
<tb> Silicium <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 8
<tb> Manganèse <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 4
<tb> Chrome <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> %, <SEP> mais <SEP> au <SEP> plus <SEP> une <SEP> teneur
<tb>
égale à celle de silicium, le reste étant du fer, avec ou sans les impuretés usuelles.
Les revêtements ou rechargements réalisés par ce procédé ont une très bonne résistance à l'usure. Il sont, en outre, insensibles à l'oxydation aux températures élevées. Il faut, d'autre part, les désigner comme stables au revenu, étant donné qu'une partie notable de leur dureté se conserve lorsqu'on les porte à des températures élevées. Les revêtements ou rechargements ne sont pas sujets aux fissurations at adhèrent fortement au support, même sous des contraintes semblables à des chocs.
Dans une forme modifiée du procédé selon la présente invention, l'alliage d'acier déposé par soudage'contient également, à côté du chrome, un ou plusieurs autres métaux donnant naissance à des carbures,comme le tungstène, le molybdène et le vanadium, ce qui permet d'accroître encore davantage la dureté et la stabilité au revenu du rechargement. La teneur en métaux donnant des carbures, chrome non compris, ne doit pas être supérieure à la teneur en chrome qui est 'd'au moins 0,5%. La somme des teneurs en chrome et en autres métaux donnant des carbures ne doit pas être supérieure à 5% et doit être, au plus, égale à la teneur en silicium.
Même sans additions de ce genre constituées par des métaux donnant des carbures mais autres que le chrome,les rechar,gements réalisés selon la présente invention répondent tout de même à des conditions sévères en ce qui concerne la durété, la résistance à l'usure et l'insensibilité à l'oxydation, et ils peuvent être utilisés dans de nombreux domaines où l'on était obligé jusqu'à présent de faire usage de matières à teneurs élevées en additions d'alliage coûteuses.
Le manganèse ne constitue pas un élément nécessaire de l'acier à déposer conformément à la présente invention, mais il n'a pas d'effet
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nuisible lorsqu'il est utilisé en teneurs modérées et il peut, lorsqu'on le désire, être utilisé, par exemple, au réglage de la teneur en austénite résiduelle de l'acier déposé par soudage. Le manganèse peut, éventuellement, être remplacé en totalité ou en partie par du nickel. Mais l'uti lisation de nickel n'offre aucun avantage qui corresponde à son prix plus élevé et n'a donc pas lieu, pratiquement, d'être envisagé. On adopte, en général, pour la teneur en manganèse, une valeur inférieure à 0,7 % et de préférence inférieure à 0,4%.
Lorsqu'on dépose des alliages d'acier durs, il est en général souhaitable que l'austénite du métal déposé par soudage présente une inertie si élevée à la transformation qu'il devienne possible de faire usage de ce qu'on appelle le soudage par étapes. On entend par ce terme le procédé dans lequel on maintient, lors du rechargement par soudage en plusieurs passes, la température du métal déposé constamment au-dessus de la température Ms à laquelle commence la formation de martensite. Ce n'est que lorsque le soudage est terminé qu'on permet à la température de s'abaisser en traversant la zone de formation de martensite, et au cours de cet abaissement toutes les couches ou passes de métal déposées par soudage sont trempées à coeur.
Si on veut alors obtenir une dureté régulière et uniforme, il ne faut pas que l'austénite ait déjà été transformée auparavant en majeure partie en un constituant d'une structure différente. Cette condition est remplie dans le procédé qui fait l'objet de la présente invention par le fait qu'on adopte une teneur suffisamment élevée en additions d'alliage. La règle approchée qui s'applique en l'espèce est que la teneur en silicium, ajoutée au double de la teneur en autres éléments d'alliage que le carbone, le silicium et le fer, doit être d'au moins 5% environ.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention s'applique tout d'abord au dépôt d'aciers au silicium caractérisés, dont la teneur en silicium. est au moins égale à peu près à la teneur totale en tous les autres métaux d'alliage (que le fer) .
La teneur en carbone de l'acier déposé doit être choisie, dans le domaine indiqué, de telle sorte que la dureté martensique de l'acier atteigne son maximum au moins d'une manière approchée, de telle sorte donc qu'une augmentation supplémentaire de la. teneur en carbone ne fournisse pas d'augmentation de la dureté du métal déposé par soudage et trempé. Le plus souvent, une teneur en carbone de 0,6 à 0,7% est suffisante. Il vaut mieux éviter les teneurs en carbone supérieures à 0,8% environ.
Pour la teneur en chrome,on adopte, de préférence, des valeurs comprises entre 1,5 et 2,5 %.
Le tableau ci-dessous donne deux exemples de compositions du métal déposé par soudage suivant le procédé de la présente invention.
EMI2.1
<tb>
<tb>
Exemple <SEP> C <SEP> SI <SEP> Mn <SEP> Cr <SEP> Fe
<tb>
<tb> 1 <SEP> 0,7 <SEP> 2,7 <SEP> 0,3 <SEP> 2,3 <SEP> reste
<tb> II <SEP> 0,7 <SEP> 4,3 <SEP> 0,3 <SEP> 2,2 <SEP> reste
<tb>
Un dépôt selon l'exemple I ou II sur un support en acier présente, après le refroidissement à partir de la température de soudage, une dureté d'environ 60 Rockwell G. Après revenu à 600 C, la dureté est encore d'environ 45 Rockwell C.
La baguette de soudage qui fait l'objet de la présente invention est caractérisée par le fait qu'elle contient du fer, du carbone, du silicium,du chrome et éventuellement du manganèse dans des proportions telles que le métal déposé par soudage à partir de cette baguette utilisée dans des conditions normales constitue un acier ayant la composition suivante :
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EMI3.1
<tb>
<tb> Carbone <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 1,2 <SEP> %
<tb> Silicium <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> %
<tb> Manganèse <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> % <SEP>
<tb> Chrome <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> %, <SEP> mais <SEP> teneur
<tb>
au plus égale à la teneur en silicium, le reste étant du fer,avec ou sans les impuretés usuelles.
Le cas échéant, on peut remplacer le chrome, en partie, par d'autres métaux donnant naissance à des carbures et on peut remplacer le manganèse, en totalité ou en partie, par du nickel, ainsi que cela a été exposé ci-dessus à propos de la discussion du procédé qui fait l'objet de la présente invention.
Par métal déposé par soudage à partir de la baguette, il faut entendre un métal déposé par soudage qui n'a pas été dilué par la matière du support ni mélangé à cette matière. Pour déterminer la composition du métal déposé par soudage à. partir d'une baguette de soudage donnée, il est d'usage, pour éliminer avec certitude une influence de la matière du support, de déposer les unes sur les autres, sur le support, constitué par exemple par un morceau de tôle de fer, un nombre tél de couches que leur épaisseur totale soit de 30 mm environ. On prélève l'échantillon à analyser sur la surface supérieure de la masse obtenue par ce dépôt, en rabotant ou en perçant cette masse jusqu'à une profondeur d'à peu près 5mm au maximum.
Le dépôt par soudage de la masse sur laquelle doit être prélevé l'échantillon doit se faire dans des conditions de soudage normales. S'il s'agit d'une électrode de soudage à l'arc, il faut donc que la nature du courant (continu ou alternatif) et sa polarité soient les types de courant et de polarité normaux pour l'électrode considérée, et il faut que l'intensité de courant de soudage soit comprise dans la région qui est normale pour cette électrode (il faut donc qu'elle ne soit pas d'une faiblesse telle que l'arc tende à s'éteindre ou qu'il se forme des inclusions de scories, et il ne faut pas qu'elle soit si élevée que le bout de l'électrode soit porté à une température supérieure à celle de l'incandescence rouge foncé ou que le cordon de soudure devienne poreux). Le soudage doit se faire avec un arc aussi court que possible.
S'il s'agit d'une baguette de soudage au chalumeau, il faut que la flamme soit faiblement réductrice et qu'elle couvre bien. Dans ce cas, également, il faut souder la pièce à chaud.
L'invention est relative, en particulier, -- des électrodes enrobées pour le soudage à l'arc, c'est-à-dire des électrodes composées d'une âme qui représente la majeure partie du poids de métal de l'électrode, et d'un enrobage qui contient des éléments qui donnent naissance à une scorie et qui éventuellement dégagent des gaz. L'enrobage peut, en outre, contenir, d'une manière connue, des substances désoxydantes et des additions d'alliage, par exemple sous la forme de métaux purs ou d'alliages ou de carbures. L'enrobage peut contenir, en outre, par exemple de la poudre de fer, pour améliorer les caractéristiques de soudage.
L'âme est constituée, de préférence, par du fer ou acier non allié, tandis que l'enrobage contient les additions nécessaires d'alliage, de telle sorte que le métal déposé par soudage ait la composition prescrite selon la présente invention. La composition contenue dans l'enrobage et destinée à former des scories peut être de n'importe quel type connu et-approprié, par exemple du type à rutile ou du type basique (carbonate de chaux, spath fluor).
On peut donner l'exemple suivant pour une composition d'enrobage pour une électrode de soudage à l'arc selon la présente invention :
EMI3.2
<tb>
<tb> Farrochrome <SEP> (à <SEP> 65% <SEP> de <SEP> chrome) <SEP> 9 <SEP> %
<tb> Ferrosilicium <SEP> (à <SEP> 47% <SEP> de <SEP> silicium) <SEP> 25 <SEP> % <SEP>
<tb> Graphite <SEP> 3 <SEP> % <SEP>
<tb> Pierre <SEP> calcaire <SEP> 31,5 <SEP> %
<tb>
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Spath fluor 31,5 %
On mélange cette composition avec une quantité telle d'une solution d'orthosilicate dé potasse que la masse puisse se travailler à la presse, et on applique cette composition par pression sur les âmes en acier doux des électrodes.
Une électrode dont le fil d'âme a un diamètre de 4 mm et contient environ 0,3 % de manganèse et 0,09 % de carbone, et qui est munie d'un enrobage du type ci-dessus indiqué et d'une .épaisseur de 1,25 mm, fournit lors de son dépôt par soudage (courant continu, électrode au pôle positif) un métal déposé par soudage directement à partir de la baguette dont la compositiDn est la suivante :
EMI4.1
<tb>
<tb> C <SEP> 0,8 <SEP> %
<tb> Si <SEP> 3,7 <SEP> % <SEP>
<tb> Mn <SEP> 0,4%
<tb> Cr <SEP> 2,2 <SEP> %
<tb>
REVENDICATIONS.
1. - Procédé d'obtention d'un dépôt dur et résistant à l'usure sur les objets en fer ou en acier, caractérisé par le fait que sur l'objet on dépose par soudage d'apport un acier de la composition suivante :
EMI4.2
<tb>
<tb> Carbone <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 1,2 <SEP> %
<tb> Silicium <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> %
<tb> Manganèse <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> %
<tb> Chrome <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> %, <SEP> mais <SEP> teneur <SEP> au
<tb>
plus égale à la teneur en silicium, le restant étant du fer, avec ou sans les impuretés usuelles.