CA1136903A

CA1136903A - Steel highly resistant to fatigue

Info

Publication number: CA1136903A
Application number: CA000326888A
Authority: CA
Inventors: Henrik Giflo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-03
Filing date: 1979-05-03
Publication date: 1982-12-07

Abstract

L'invention est relative à des aciers de construction. Ces aciers sont essentiellement caractérisés par le fait qu'ils comprennent en plus du fer, au maximum 1,6% (en poids) de C, 0,3 à 3,0% (en poids) de Mn et/ou de Ni, au maximum 1,8% (en poids)de Si, 0,6 à 4,0% (en poids) de Cu, au maximum 3,0% (en poids) de Mo et/ou de Co, 0,02 à 0,4% (en poids) de Nb et/ou de V, au maximum 0,006% (en poids) de B, au maximum 0,4% (en poids)de Zr et/ou de Be, 0,02 à 0,2% (en poids) de Al, 0,005 à 0,2% (en poids) de N, au minimum 0,0005% (en poids) de Ca, et au maximum 0,25% (en poids) de Ce et/ou de Pb, et jusqu'à 0,1% de soufre. Ces aciers présentent une haute teneur en carbone bien définie (0,30%) une bonne soudabilité et sont résistants à la corrosion à l'air.The invention relates to structural steels. These steels are essentially characterized in that they comprise, in addition to iron, at most 1.6% (by weight) of C, 0.3 to 3.0% (by weight) of Mn and / or Ni, maximum 1.8% (by weight) of Si, 0.6 to 4.0% (by weight) of Cu, maximum 3.0% (by weight) of Mo and / or Co, 0.02 to 0.4% (by weight) of Nb and / or V, maximum 0.006% (by weight) of B, maximum 0.4% (by weight) of Zr and / or Be, 0.02 to 0 , 2% (by weight) of Al, 0.005 to 0.2% (by weight) of N, at least 0.0005% (by weight) of Ca, and at most 0.25% (by weight) of Ce and / or Pb, and up to 0.1% sulfur. These steels have a well-defined high carbon content (0.30%), good weldability and are resistant to air corrosion.

Description

La présente invention concerne un acier de construc-tion présentant une haute résistance à la fatigue et, jusqu'à
une teneur en carbone bien définie, une bonne soudabilité, et qui est résistant à la corrosion par l'air, cet acier étant notamment destiné à la réalisation de constructions et ossatu-res, d'ouvrages terrestres ou hydrauliques, de véhlcules, de machines et éléments de machines, d'infrastructures et super-structures pour les chemins de fer, etc, qui sont exposés à de grandes sollicitations cycliques et aux intemp~ries.
~a conjoncture économique actuelle, qui rend notam-ment nécessaire de parvenir ~ une réduction générale de la con-sommation d'énergie et de matériaux, place l'ensemble de l'in-dustrie, en particulier dans les domaines du batiment, de la recherche et de la production des hydrocarbures et des trans-ports, devant des exigences techniques et économiques auxquel-les les propriétés des aciers classiques ne peuvent plus ré-pondre, ce qui, dans un certain sens, freine l'évolution de ce~ secteurs.
Un développement rentable des méthodes de construc-tion et de production et des technologies classiques, ainsi que l'application de nouvelles solutions techniques et techno-logiques, et même également l'exploitation des produits du sous-sol qui n'ont pas été mis en valeur jusqu'à présent pour des raisons techniques et économiques, sont impensables si l'on ne dispose pas d'une nouvelle nuance d'acier présentant une suffisante résistance à la fatigue et des propriétés com-plexes favorables pour une transformation industrielle, cette nuance d'acier devant pouvoir être produite en grande quantité
et ~ un prix de revient suffisamment bas pour pouvoir etre uti-lisée de façon très large.
Il devenait donc indispensable d'élaborer une nouvel-, . ...

le nuance d'acier qui, conformément à ces principes d'économie d~ l'énergie et de~ materiaux, pui85e supporter les sollicita-tions actuelles, la section transversale de la construction, et donc son poids propre, étant nettement moindres, ou en offrant une plus grande sécurité, et qui soit même capable de satisfai-re ~ des paramètres plus exigeants, et de reprendre les charges ainsi engendrées, le coût de l'élaboration industrielle et de la transformation de cet acier ne devant en outre pas excéder les frais spécifiques encourus pour la réalisation des produits fabriqués avec les aciers classiques.
On conna;t déjà des aciers de construction présentant de bonnes propriétés mécaniques et une bonne soudabilité lors-que le~ conditions sont appropriées.
Dans le domaine des aciers soudables, on peut énumé-rer, ~ titre d'exemples, les nuances d'acier suivantes: T 1, RQC-100 A, HY et NAXTRA, en provenance des Etats-Unis, ou HT, HW, KLN et RIVER-ACE, en provenance du Japon. ~a composition chimique de ces aciers est caractérisée par les teneurs sui-vantes~ 0,10 ~ o,23% (en poids) de C, 0,50 à 1,50% ten poids) de Mn, 0,60 à 1,50% (en poids) de Cr, et 1,0 à 9,5~0 (en poids) de Ni, et quelques nuances contiennent de plU8 0,50 ~ 1,00%
(en poids) de Mo, 0,08 ~ 0,15% (en poids) de V, 0,003 a 0~04%
(~n poids) de B et 0,5 ~ 0,7% (en poids) de Cu.
Il est caractéristique des propriétés mécaniques de ces Elciers que leur limite apparente d'élasticité - rapportée un allongement de 0,2% - soit comprise entre 500 et 700 N/mm2, et que leur plasticité se prête à une transformation indus-trielle. Leur limite de résistance à la ~atigue, dans le cas d'une rupture æurvenant après 105 sollicitations, est comprise, pour une sollicitation R = - 1, entre 200 et 400 N/mm2 et, pour une sollicitation R = O, entre 250 et 500 N/mm2 (sur des The present invention relates to a structural steel high resistance to fatigue and, up to a well-defined carbon content, good weldability, and which is resistant to corrosion by air, this steel being especially intended for the realization of constructions and ossatu-res, land or hydraulic works, vehicles, machines and machine components, infrastructure and super structures for railways, etc., which are exposed to large cyclic and weather loads.
~ a current economic situation, which makes in particular-It is necessary to achieve a general reduction in con-summation of energy and materials, places all of the information industry, in particular in the fields of building, research and production of hydrocarbons and trans-ports, faced with technical and economic requirements which the properties of conventional steels can no longer to lay eggs, which, in a certain sense, slows down the evolution of this ~ sectors.
Profitable development of construction methods tion and production and conventional technologies as well that the application of new technical and techno-logic, and even also the exploitation of the products of the basements that have not been developed to date for technical and economic reasons are unthinkable if we do not have a new steel grade with sufficient fatigue resistance and properties favorable plexes for an industrial transformation, this steel grade to be produced in large quantities and ~ a cost price low enough to be used read very broadly.
It therefore became essential to develop a new ,. ...

the steel grade which, in accordance with these principles of economy of energy and materials, then bear the stresses current tions, the cross section of the construction, and therefore its own weight, being markedly less, or by offering greater security, and even capable of satisfying re ~ more demanding parameters, and to take the loads thus generated, the cost of industrial development and further processing of this steel must not exceed the specific costs incurred for the realization of the products made with conventional steels.
We already know construction steels with good mechanical properties and good weldability that the ~ conditions are appropriate.
In the field of weldable steels, we can list rer, ~ as examples, the following steel grades: T 1, RQC-100 A, HY and NAXTRA, from the United States, or HT, HW, KLN and RIVER-ACE from Japan. ~ a composition chemical properties of these steels is characterized by the following ~ 0.10 ~ o, 23% (by weight) of C, 0.50 to 1.50% by weight) of Mn, 0.60 to 1.50% (by weight) of Cr, and 1.0 to 9.5 ~ 0 (by weight) of Ni, and some shades contain plU8 0.50 ~ 1.00%
(by weight) Mo, 0.08 ~ 0.15% (by weight) V, 0.003 a 0 ~ 04%
(~ n weight) of B and 0.5 ~ 0.7% (by weight) of Cu.
It is characteristic of the mechanical properties of these Elciers as their apparent elastic limit - reported 0.2% elongation - between 500 and 700 N / mm2, and that their plasticity lends itself to an industrial transformation trielle. Their resistance limit to the ~ atigue, in the case of a rupture occurring after 105 requests, is included, for a stress R = - 1, between 200 and 400 N / mm2 and, for an R = O stress, between 250 and 500 N / mm2 (on

-2-. .

113691~3 ~prouvette~ non soudées).
Quelques nuances d'acier présentent une certaine ré-sistance ~ la corrosion par l'air.
L'inconvénient de ces aciers est cependant que l'on ne peut leur donner leurs bonnes caractéristiques de résistance que par un traitement de trempe et de revenu appliqué dans des installations spéciales. Leurs propriétés méca~iques sont donc le résultat de la trempe et du revenu, ce qui limite le nombre de pro~ils pouvant être réalisés dans cette qualité, donne lieu en outre à une grande instabilité de ces propriétés mé-caniques par suite du manque d'homogénéité de la trempe, et se solde de plus, en raison de la capacité de passage limitée de l'installation, de la complexité de celle-ci et des frais éle-v~s qui sont encourus, par un coût de fabrication qui atteint plusieurs foi~ le prix de revient de l'élaboration normale de l'acier.
L'~tat du matériau qui a subi un traitement de trem-pe et de revenu constitue une di~ficulté supplémentaire pour la transformation industrielle, notamment pendant le découpa-ge ou tronçonnage ~ chaud, la réalisation de jonctions soudéeset le pliage ou cintrage à chaud.
L'utilisation des aciers ayant subi un traitement de trempe et de revenu est ainsi fortement limitée, en dépit de leurs propriétés mécaniques favorables, et ceci par suite de l'absence des pro~ils indispensables, du manque d'homogéneité
des propriétés mécaniques, des difficultés liées à leur trans-~ormation et de leur prix élevé. Dans le domaine des matériaux non soudables, on conna;t également des aciers qui ont d'excel-lentes propriétés mécaniques, tels que, par exemple, les nuan-ce~ En et AISI-V, mi~es au point aux Etats-Unis, ou la nuance GhGNW, en pro~enance de l'Union Soviétique, les nuances Rex, -2-. .

113691 ~ 3 ~ test piece ~ not welded).
Some steel grades show a certain re-resistance to corrosion by air.
The disadvantage of these steels is however that one can only give them their good strength characteristics only by a quenching and tempering treatment applied in special installations. Their mechanical properties are therefore the result of quenching and tempering, which limits the number pro ~ they can be made in this quality, gives furthermore due to great instability of these properties as a result of the lack of uniformity in tempering, and balance in addition, due to the limited passage capacity of installation, its complexity and high costs v ~ s which are incurred, by a manufacturing cost which reaches several faith ~ the cost price of normal production of steel.
The condition of the material which has undergone a trem-pe and income is an additional difficulty for industrial transformation, especially during cutting ge or cutting ~ hot, making welded joints and hot bending or bending.
The use of steels having undergone a treatment of quenching and tempering is thus strongly limited, despite their favorable mechanical properties, and this as a result of the absence of the essential pro ~ they, the lack of homogeneity mechanical properties, difficulties linked to their trans-~ ormation and their high price. In the field of materials not weldable, we also know steels which have excellent slow mechanical properties, such as, for example, nuan-ce ~ En and AISI-V, mi ~ es developed in the United States, or the nuance GhGNW, from the Soviet Union, the Rex shades,

-3-, ' ~ .

Melt-A et }~ST, en provenance de Grande-Bre-tagne, ou CSV~ et MOG en provenance de la République Fédérale d'A`Ilemagne. Leur composition chi~ique est caractérisée par les teneurs suivan-tes: 0,2 ~ 0,6% (en poids) de C, 0,2 à 1,6~ (en poids) de Si, 0,3 ~ 1,6% (en poids) de Mn, 0,3 à 5,~0 (en poids) de Mo et 0,1 à 1,0% (en poids) de V, mais quelques nuances con-tiennent aussi 1,5 ~ 3,0% (en poids) de W et 0,1 ~ 0,3% (en pOids) de Ti.
Il est caractéristique des propriétés mécaniques de ces aciers que leur limite apparente d'élasticité, pour un al-longement de 0,2%, soit comprise entre 1300 et 1600 N/mm2 lorsqu'ils ont subi un traitement de trempe et de revenu, et que leur résistance à la traction soit comprise entre 1700 et 2000 N/mm2, ce à quoi correspondent un allongement de ? à 10%
et une résilience comprise entre 0,7 et 2 daJ/cm2, sur une é-prouvette Izod non entaillée. Pour une sollicitation R = O, rapportée à un nombre de cycles de 104 jusqu'à rupture, leur limite de résistance ~ la fatigue est comprise entre ~00 et 800 N/mm2.
L'inconvénient de ces aciers est que leurs propriétés, précédemment mentionnées, ne se manifestent qu'après un traite-ment de trempe et de revenu, ce qui limite fortement leur uti-lisation en raison des difficultés de transformation (battitu-res, calamine, réticulation ou gauchissement, de~ré d'usinabi-lité~, et ce qui rend en outre ces aciers assez fragiles et sensibles à l'effet d'entaille, le coût de leur élaboration ex¢luant de plus pratiquement une application industrielle à
grande échelle, à cause de leur forte teneur en éléments alliés.
Les aciers de construction actuellement connus pré-sentent donc d'assez bonnes propriétés mécaniques, à la fois dans le domaine soudable et dans le domaine non soudable, et .~ ~c.

1~36903 ceci en raison des additions d'alliage et des traitements thermiques, c'est-~-dire de la trempe suivie de revenu. Mai~
cette méthode d'augmentation de la résistance limite l'assor-timent des profilés que l'on peut ainsi fabriquer, les élé-ments de construction ayant subi un traitement de trempe peu-vent en outre difficilement être usinés à l'aide des machines habituelles, et enfin, dans le cas des éléments de construc-tion ayant aubi une transformation avant la trempe, la haute temperature de trempe provoque une décarburation, une réticu-lation ou un gauchissement, et éventuellement des fissurations.L'élaboration de ces aciers nécessite des équipe~ents spéciaux, qui augmentent encore les dépenses et ne permettent pas une àpplication industrielle de grande envergure. La combinaison de ces inconvénients en arrive à réduire sensiblement la valeur utile de ces aciers, en dépit de leurs propriétés mécaniques apparemment favorables.
La pré~ente invention a pour objet de mettre au point des aciers de construction résistants à l'usure et à la corro-sion par l'air, et présentant une bonne soudabilité jusqu'à
certaines limites de teneur en carbone (0.30~0), aciers dont la limite de résistance à la fatigue et la limite apparente d'élasticité soient supérieures à celles des aciers classiques et qui puissent, grace à leurs différents mécanismes de renfor-cement sans trempe~ servir de matériau de base pour la réalisa-tion de constructions et ossatures, d'ouvrages terrestres ou hydrauliques, de véhicules, de machines et éléments de machi-nes, qui sont exposés à de grandes sollicitations cycliques et aux intempéries.
La présente invention permet d'atteindre l'objectif fixé par le fait que l'acier ainsi élaboré contient, outre le fer et les éléments résiduels habituels tels que P, As, Se, etc. au maximum 1,6% (en poids) de C, 0,3 à 3,0% (en poids) de Mn et/ou de Ni, au maximum 1,8% (en poids) de Si, o,6 à -3-, '~.

Melt-A and} ~ ST, from Great Britain, or CSV ~ and MOG from the Federal Republic of Germany. Their chi ~ ic composition is characterized by the following contents tes: 0.2 ~ 0.6% (by weight) of C, 0.2 to 1.6 ~ (by weight) of If, 0.3 ~ 1.6% (by weight) of Mn, 0.3 to 5, ~ 0 (by weight) of Mo and 0.1 to 1.0% (by weight) of V, but some nuances also hold 1.5 ~ 3.0% (by weight) of W and 0.1 ~ 0.3% (in weight) of Ti.
It is characteristic of the mechanical properties of these steels as their apparent yield strength, for an al-0.2% long, i.e. between 1300 and 1600 N / mm2 when they have undergone quenching and tempering treatment, and that their tensile strength is between 1700 and 2000 N / mm2, what does an extension of? at 10%
and a resilience between 0.7 and 2 daJ / cm2, on a é-Izod test piece not cut. For an R = O request, related to a number of cycles of 104 until rupture, their resistance limit ~ fatigue is between ~ 00 and 800 N / mm2.
The disadvantage of these steels is that their properties, previously mentioned, only appear after a treatment tempering and tempering, which severely limits their usefulness.
due to processing difficulties (battitu-res, scale, crosslinking or warping, of ~ re of machinability lité ~, and what makes these steels quite fragile and sensitive to the notch effect, the cost of their development moreover, practically an industrial application to large scale, because of their high content of alloyed elements.
The currently known structural steels pre-therefore feel fairly good mechanical properties, both in the weldable area and in the non-weldable area, and . ~ ~ c.

1 ~ 36903 this due to alloy additions and treatments thermal, that is to say ~ quenching followed by tempering. May ~
this method of increasing resistance limits the matching profiles that can thus be produced, the elements construction elements which have undergone a quenching treatment It is also difficult to machine using machines usual, and finally, in the case of construction elements tion having transformed before quenching, the high quenching temperature causes decarburization, reticu-lation or warping, and possibly cracking. The development of these steels requires special team ~ ents, which further increase the expenses and do not allow a large-scale industrial application. The combination of these disadvantages comes to significantly reduce the value useful of these steels, despite their mechanical properties apparently favorable.
The purpose of the pre ~ ent invention is to develop wear-resistant and corrosion-resistant structural steels air, and having good weldability up to certain carbon content limits (0.30 ~ 0), steels including the fatigue strength limit and the apparent limit of elasticity are higher than that of conventional steels and which can, thanks to their various mechanisms of reinforcement cement without hardening ~ serve as a base material for the realization tion of constructions and frameworks, earth works or hydraulics, vehicles, machinery and machine components nes, which are exposed to large cyclical stresses and weather.
The present invention achieves the objective fixed by the fact that the steel thus produced contains, in addition to the iron and the usual residual elements such as P, As, Se, etc. maximum 1.6% (by weight) of C, 0.3 to 3.0% (by weight) Mn and / or Ni, maximum 1.8% (by weight) of Si, o, 6 to

4,0% (en poids) de Cu, au maximum 3,0% (en poids~ de Mo et/ou de Co, 0,02 à 0,4% (en poids~ de Nb et/ou de V, au maximum 0,oo6% (en poids) de B, au maximum 0,4% (en poids) de Zr et/ou de Be, 0,02 à 0,2% (en poids) de Al, 0,005 à 0,2% (en poids) de N, au minimum 0,0001% (en poids) de Ca, et au maximum 0,25% (en poids) de Ce et/ou de Pb, le soufre peut être présent dans certains cas jusqu'à 0,1%.
Des compositions plus particulièrement préférées selon l'invention comprennent:
C : 0,04 - 0.5% Nb : 0,01 _ 0,15%
Mn 1,50 - 2 % V 0,01 - 0,15%
Si 0,5 - 1 % Zr 0,01 - 0,15%
S 0,01 - 0,05% Al 0,02 - 0,2 %
Cu 1,20 - 2 % N 0,01 - 0,04%
Ni 1 - 1,50% B 0,0001 - 0,005%
Mo 0,05 - 0,5% Ca 0,0001 - 0,005%
Pb 0,01 - 0,25%
20 pour des aciers soudables.
La composition préférée pour des aciers non souda-. bles est la suivante:
C 0,24 - 0,5% Nb 0,01 _ 0,15%
Mn 1,50 - 2 % V 0.05 - 0,15%
Si 0,05 - 1 % Zr 0,01 - 0,15%
S 0,01 - 0,05% Be 0,01 - .5%
Cu 1,5 - 2 % B 0,0001 - 0,006%
Ni 1 - 1,50% Al 0,01 - 0,2 %
Mo 0,05 - 1 % Ca 0,0001 - 0,005%
3 0,01 - 0,25%

.

9~3 Quelques-uns des éléments alliés forment, lorsqu'ils sont dans le rapport selon la présente invention, des composés métalliques complexes qui, en partie, produisent déjà, dès le stade de la coulée, des germes actifs de dimension critique, et qui sont aussi, en partie, mis en solution dans les inter-stices en créant ainsi une précontrainte dans le réseau du fer et en augmentant ainsi le nombre de défauts du réseau. D'autres éléments alliés provoquent des précipitations métalliques ayant une grande résistance au cisaillement, lesquelles augmentent et ~tabilisent en même temps, de façon cohérente, la tension in-terne du réseau de matiare de base.
L'augmentation du nombre de germes de dimension criti-que entra~ne une forte augmentation de l'aptitude à la cristal-lisation que présente la coulée, une diminution du temps de so-lidification et de la grosseur de grain primaire, une augmen-tation brusque des surfaces des limites des grain~ et une limi-tation de la formation possible d'enrichissements intermétal-liques.
Les propriétés et le rapport avantageux des compo-sants créent, dans le système d'alliage selon la présente in-vention, des conditions thermodynamiques, cinétiques et de germination telles, pendant la mise en solution, la ~olidifica-tion, la recristallisation et la déformation à chaud, que la disposition des composants à la mise en solution intersti-tielle, la quantité de ces composants ainsi que le nombre et le degré de contrainte des réseaux ainsi mis sous précontrainte se trouvent nettement augmentés.
Grâce ~ 1'augmentation du nombre des réseaux présen-tant une précontrainte interstitielle et de leur degré de contrainte, le nombre des dislocations produites par voie métallurgiques et qui favorisent et déterminent la formation, ~1;~3 ainsi que la dispersion des précipitations métalliques se trouve fortement augmenté, ce qui augmente sensiblement l'efficacité de la fonction d'ancrage ou de fixation des pré-cipitations lors du mouvement de front de dislocations que dé-clenchent les précipitations.
Les composants selon la présente invention et leur rapport avantageux assurent ainsi automatiquement l'excellente qualité métallurgique de 1'acier pendant son élaboration et l'effet positif des différents mécanismes de renforcement ac-tuels, dont l'action combinée et cumulée augmente la résistan-ce mécanique utile et la limite de résistance ~ la fatigue de l'acier.
La composition chimique de l'acier selon la présente inv~ntion comprend aus~i des éléments alliés qui ne se mettent pa~ en 801u-tion dans le fer et ne se combinent pas avec celui-ci, mais qui 8 ' enrichissent à la surface de l'acier. I1 en résulte ~u'il se forme à la longue sur la surface, par l'effet de l'atmosphère, une couche de protection dense qui se dissout di~ficilement et qui protège l'acier contre l'action corrosi-ve de l'environnement et de fluides bien déterminés, en élimi-nant la possibilité de corrosion par piqûres et en améliorant la solicité de la couleur de l'acier.
L'acier selon la présente invention présente une bonne soudabilité pour une teneur en carbone donnée et avec un ap-port de chaleur approprié, et le~ propriétés de la zone ther-miquement af~ectée sont identiques à celles du matériau de ba~e.
L'élaboration de l'acier selon la présente invention ne nécessitant pas d'atmosphere réductrice, elle peut se de-~0 rouler ~ l'aide des installations classiques, et l'on peut,par des procédés de façonnage à chaud, conférer à l'acier ~` ~8-des dlmens~ons et prorils quelconques, par laminage ou estam-page, la production pouvant se faire en grande série sans ins-tallations particuliares.
~ 'acier selon la présente invention présente, sans trempe, d'excellentes propriétés mécaniques, et permet en même temps l'application des technologies de transformation et d'assemblage classiques.
Dans le domaine de l'acier non soudable, on peut ré-gler par revenu l'aptitude à la transformation ou ~ l'usinage, ainsi que la dureté après usinage, par un traitement thermi-que à basse température. $e prix de l'acier selon la présente invention n'est ainsi pas grevé, en tant que mat~riau de base, par le cout du traitement compliqué de trempe et de revenu ex~cuté dans un liquide spécial, ainsi que par celui des ins-tallations nécessaires à cet effet, et en outre les frais de ~abrication des produits réalisés avec l'acier selon la pré-sente invention n'exc~dent pas le coût des prodults classiques.
C'est pourquoi le bénéfice que l'on peut obtenir sur le plan économique, de par les avantages techniques offerts par l'acier selon la présente invention (réduction de la con-sommation d'énergie et du poids, etc), grâce aux limites éle-vées de la r~sistance à la fatigue et de l'élasticité, n'est pratiquement pas affecté du fait des frais d'élaboration et d'utilisation du nouveau matériau de base.
La presente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs de l'élaboration de l'acier et de ses propriétés mécaniques.

Trois charges de l'acier selon la présente invention sont présentées, à titre d'exemple, dans le domaine des aciers _9_ -~ 11369yQ3 soudables. Les charges ont été élaborées dans des fours ~
arc de 60 t et ensuite arfinés dans des équipements métallur-gique~ comportant des poches. La coulee a été effectuée dans une installation de coulée continue à quatre filières ayant un profil de Z40 x 240 mm, et l'on a ensuite produit par lami-nage, ~ partir des billettes, et dans des conditions normales, des ronds en acier d'un diamètre de 20 mm, que l'on a ensuite refroidis ~ l'air sur des refroidisseurs.
Les résultats des examens des charges selon la pré-10 sente invention figurent ci-après~
1.1. ComPosition chimique des cha~3es en pourcenta~;es (Poids).

Charge C Dlln Si P S Cu Ni Mo Nb 0,08 1,69 0,88 0,018 0,012 1,63 1,10 0,10 0,030 2 0,155 1,63 0,905 0,015 0,022 1,70 1,09 0,08 0,050 3 0,21 1,66 0,76 0,014 0,014 1,39 1,12 0,12 0,051 V Zr Al N B Ca Pb . .
0,04 0,04 0,15 0,0213 0,0024 0,0020 0,07 2 0,07 0,029 0,0590,0248 0,0025 0,001~ 0,09 3 0,0~ 0,027 0,0270,0244 0,0022 0,0011 o.o6 . . .

Dans les exemples qui suivent les abréviations qui suivent ont les significations suivantes:
Rp la limite élastique Rm la charge de rupture A5 Allongement Z Striction KCU Resilience 691q3 1.2. ProPrietés m~;caniques TABLEAU_ 2 Désignation ~aminé 1/ 'jO0C 2/
Unité de mesure 1. 2. 3- 1. 2. 3 _ p~ O,002 N/mm2 800 790 800 855 860 920 Rm N/mm 970 1010 900 10501066 1090 A5 % 18,5 19 18,5 18,2 18 17 Z % 49 5 50 49 46 41 KCU~
10 da J/cm2 ~ 20C 20 22 21,418,7 19,4 20 da J/cm2 - 40C 8 8,7 8 9 9,7 10,2 .. . ...

Dési~nation 1250C 3/
Unité de mesure 1. 2. 3.
~. . . ~_ RpO~002 N/mm2 810 800 890 Rm N/mm2 1040 1030 1085 A~ 16,416 15 2 % 43 42 39 KCU~
da J/cm2 t 20C 17,1 18 19,4 da J/cm2 - 40C 8 7 7,3 . ...
1/ état laminé sans traitement thermique 2/ maintenue ~ chaud, ~ 500C, pendant 90 minutes, puis ~-refroidie à 1'air 3,~ maintenue à chaud, à 1250C, pendant 45 minutes, puis refroidie ~ l'air ~. . . .

.i`` -11--i .i .
, .
.

1.3. Soudab li _ On a examiné les éprouvettes, soudées en atmosphère inerte, d'une plaque de 12 mm d'épaisseur fabriquée avec la charg~ 2. La plaque n'a été soumise à aucun traitement ther-mique, ni avant ni apras le soudage.
Epaisseur de la plaque - V = 12 mm Type de soudure = contre-soudure (à un angle de 60) Apport de chaleur = 3000 joule/cm Nombre de soudures = 3 ~ 1 Atmosphère inerte = C02 Fîl ~ ~ouder ~ le matériau lui-même, avec un diamètre de 1,6 mm 1.31. Essai de traction R 0,002 - 784,7 N/mm Rm = 902,6 N/mm A~ ~ 16~
Z - 52%
Rupture se produisant en dehors de la soudure.
1.32. Plasticité de la zone thermiauement affectée TABLEAU
20 E~taille de l'éprou~ette pour essai au Effet de c~oc choc, mesurée ~ partir de l'arete recti- à KCU - 402 C
:ligne de la soudure non chanfreinée mm da J/cm O . 7 1 8,4 4 8,7 9,7 ` 15 10,5 _ _ _ ~ ~ -12-1~36g~3 1.4. Resistance ~ la corrosion par l'air ~mesurée dans le volume d'air d'un local industriel) TAB~EAU 4 Période,d'ess_ Profondeur moyenne de l~E~énétration ~E~i de la corroslon ~mm) _ _ _ .. . .. _ . . _ Charge 2 Aciers servant de base de comparaison Acier Acier contenant au carbone o,6% de ouivre ~ _ _ ... . _ ... . . . .
0,5 o,oo~ ~,oO 0,o30 1 0,010 0,12 0,045 2,5 0,012 0,16 0,070 . _ ~. _ _ _ . .. _ . ... _ . .
1.5. Résistance_à la fati~ue L'essai de fatigue ou d'endurance a été effectué sur une machine pour essais de fatigue du type Schenk-Erlinger, fonctionnant d'apr~s le principe de résonance. Dans ce cas, ce sont à la fois la composante de la précontrainte statigue et la charge oscillante (+ ~a) qui sont appliqué~s par des res-sorts s'appuyant sur une tête de charge commune. La charge statique est établie et réglée par un axe fileté et le ressort o cillant est excité par un moteur électrique. L'oscillation ou vibration excitée par la rotation de la masse excentrique actionne le pulsateur au point de résonance, et ledit pulsateur produit une charge statique comprise entre 0 et 20 mégapond et une charge cyclique de + 10 Mp.
Un rond en acier, d'un diamètre de 20 mm, réalisé
par laminage ~ partir de la charge 2, a été soumi~ ~ l'essai de fatigue. Les résultats de l'essai de traction de contrôle, ef-fectué sur une éprouvette laminée n'ayant pas subi de traite-ment thermique, figurent sur le tableau 5.

~`&~

~1369Q3 TABLEAU ~
Dési~nationProprietés mécaniques Unité de mesureCharge 2 sans traitement Acier de traite-thermique . ment 42CD4 RpO~0o2 N/mm2 892,7 1079,1 Rm N/mm2 983,9 1147,7 A5 % 16,4 14,6 Z % 57 50,7 KCU + 20C da J/cm2 19,8 11,8 .. . .. .. . . .
A titre de comparaison, l'essai a aussi été effectué
sur la nuance d'acier 42CD4, selon la même méthode et sur une ~prouvette similaire. La composition chimique de l'acier ayant servi de base de comparaison figure sur le tableau 6, tandis que ses propriété mécaniques sont indiquées sur le tableau 5.
TABLEAU 6_ _ :
Nuance d'acier Composition chimique en pourcentages (poids) . ~
42CD4 C Si Mn Cr Mo Ni Ti 0,42 0,29 0,6~ 1,10 0,20 0,20 0,05 1.51. De~res de char~e de l'essai de fati~ue Dési~nation De~rés de char~e (N) I. II. III.
,_ _ ___42CD4 _ _ h_2 42CD4 Ch 2 42CD4 Ch 2 F max 68000 96000 68000 78000 68000 68000 F min 9000 9000 29000 9000 39000 9000 Fa 29000 44000 19000 34000 18000 29000 .... . . .

` -14-~36903 1.52. Contrainte corresPondant aux de~rés ou échelons de charge et ~ laquelle les e~rouvettes ont éte soumises.

. .
~ési~nation Contraintes correspondant aux char~es N/cm2 I. II. III.
42CD4 Ch 2 42CD4 Ch2 42CD4 Ch 2 . .
F max 27664 39534 27664 31588 27664 27664 F min 3953 3953 11870 3953 15794 13832 Fa11870 17805 7906 14782 5935 11870 .

1.53. Résultat de l'essai de fati~ue Dans le cas de l'acier 42CD4 E 1~ Ni durée de vie de 50% probable n I. 10,9985 59783 II. 12,1960 198000 III. lZ,8229 370594 oarré de dispersiondurée de vie emPiriQue 1~% 8~o Probabilité de rupture I. 0,04606 47258 75628 II. 0,17445 126692309442 III. o,o6455 281653487621 - . _ .

~ 5--. . - .

1~3~91~3 Dan~ le cas de l'aci~r d~ la char~e 2 De~ré de char~e E 1~ Ni durée de vie de ~0% probable n I . 11,4256 91638 II . 12,331~ 22671~
III . 13,4427 688732 c~_ré de dispersion durée de vie emplrigue - 15~o 8~o Probabilité_de ruPture I. 0,2795 5248~ 160000 II. 0,22673131822 389917 III . 0,73595278821 1701277 ... .. . _ . _ _ _ . ... _ 1.~4. Interprétation des résultats de l'essai de fati~ue En comparant les résultats d'essais obtenus avec une sollicitation identique de l'ac~er 42CD4 et de l'acier de la charge 2 élaboré selon la présente invention, on constate, pour la probabilité de rupture de 50~0, qu'~ cette valeur correspon-dent 60 000 sollicitations dans le cas de l'acier servant de base de comparaison, contre 700 000 sollicitations dans le cas de l'acier selon la présente invention. La comparaison des ré-sultats obtenus par des méthode~ d'essai identiques fait ressor-tir qu'avec une charge identique la durée de vie de l'acier se-lon la présente in~ention est à peu pr~s égale ~ dix fois celle de l'acier classique servant de base de comparaison.
En comparant les valeurs de résistance ou les charges de la durée correspondant à la probabilite de rupture de ~0%, c'est-~-dire le~s droites qui représentent, dans une même fi-gure, la résistance à la fatigue des deux matériaux, on cons-tate que l'acier selon la présente invention supporte des char-ges qui sont presque le double de celles que supporte l'acier 42CD4.

~L~36~3 . _ . .
Nombre de_sollicitations Char~e Fa correspondan-t a une ~robabilite de ruPtUre de 5~O
Ni (N) 42CD4 Charge 2 9.10 26000 ~ OOO
2,1o6 19000 3~000 3 1o6 16000 3~000 ~,lo6 14000 32000 6.106 11000 29000 ~ 106 9000 26000 .

Deux charges constituées par de l'acier selon la pré-sente invention son-t présentées, a titre d'exemples, dans le ds-maine des aciers non soudables. I,es charges ont éte produites dans ~n ~our à arc de 65 t, puis affinées dans des é~uipements métallurgiques comportant des poches, et coulées dans une ins-tallation à coulée con-tinue ayant un profil de 2~0 x 240 mm.
Des ronds en acier ont ensuite été produits, par la~linage, dans des conditions normales, à par-tir des billettes, et refroidis sur des refroidisseurs. Le diamêtre de ces ronds ~n acier était de 20 mm. Les résultats des essais sont représen-tés ci-apr~s.
2.1. Compos.~tion chimique des charges Char~e Composition chimique en pourcentages ~poids) C Mn Si P S Cu ~i Mo 4 0,36 1,62 0,84 0,~12 09010 1,59 1,20 0,07 0,4~ 1,80 0,74 0,011 0,015 1,69 1,22 0,09 1~36`9~03 Nb ~ Zr Be B Al Ca Pb . .
4 0,07 0,070,03 0,0219 0,0050 0,030,0017 0,04 ,o36 0,070,03 0,0201 0,0035 0,04 0,002 o,o6 .
2.2 Propriétés mécaniques Dési~nation1~50 C~ 8~0 C3/
Unité de mesure 4 5 4 5 4 5 . _ .
RpO~002 N/mm21412 1569 931 1140 1716 1600 Rm N/mm2 1765 2060 1030 1210 1863 2100 A~ ~ 10 8 17 16 10 10 Z ~ 20 20 45 48 15 18 KCU -40 C 2,~ 2,2 3 4 2,9 2,7 (da J/cm ) ~ .
2.3. Résistance à la fati~ue L'essai de fatigue avait pour objet l'examiner les propriétes de l'acier selon la présente invention lorsqu'il est soumis à un effort d'oscillation ou de vibration variant avec le temps. La méthode d'essai utilisée était, outre les essais de fatigue par efforts de torsion cycliques avec les éprouvettes de fatigue par torsion qui sont usuels, la méthode Locati, des-tinée ~ déterminer la résistance aux efforts combinés de flexion et de torsion, et l'on a finalement calculé la résistance aux oscillations ou vibrations en traitant les résultats sur ordi-nateur. Pour l'essai de fatigue de la charge 4, on a utilisé
des éprouvettes fabriquées avec des ronds en acier larninés et soumis à un traitement de détensionnement, d'un diamètre de 40 mm. Les résultats de l'essai mécanique statique des ronds en acier produits par laminage à partir de la charge 4 figurent sur le tableau 13.

-` 11369~3 ... . _ . . . .. . . . . . .
nValeurs correspondant à la char~e 4 Unité de mesure .
R 0,002 N/mm2 1150 Rm N/mm2 1200 4.0% (by weight) of Cu, maximum 3.0% (by weight ~ of Mo and / or Co, 0.02 to 0.4% (by weight ~ of Nb and / or V, maximum 0.06% (by weight) of B, maximum 0.4% (by weight) of Zr and / or of Be, 0.02 to 0.2% (by weight) of Al, 0.005 to 0.2% (by weight) N, at least 0.0001% (by weight) of Ca, and at most 0.25% (by weight) of Ce and / or Pb, sulfur may be present in some cases up to 0.1%.
More particularly preferred compositions according to the invention include:
C: 0.04 - 0.5% Nb: 0.01 _ 0.15%
Mn 1.50 - 2% V 0.01 - 0.15%
If 0.5 - 1% Zr 0.01 - 0.15%
S 0.01 - 0.05% Al 0.02 - 0.2%
Cu 1.20 - 2% N 0.01 - 0.04%
Ni 1 - 1.50% B 0.0001 - 0.005%
Mo 0.05 - 0.5% Ca 0.0001 - 0.005%
Pb 0.01 - 0.25%
20 for weldable steels.
The preferred composition for non-welded steels . bles is as follows:
C 0.24 - 0.5% Nb 0.01 _ 0.15%
Mn 1.50 - 2% V 0.05 - 0.15%
If 0.05 - 1% Zr 0.01 - 0.15%
S 0.01 - 0.05% Be 0.01 - .5%
Cu 1.5 - 2% B 0.0001 - 0.006%
Ni 1 - 1.50% Al 0.01 - 0.2%
Mo 0.05 - 1% Ca 0.0001 - 0.005%
3 0.01 - 0.25%

.

9 ~ 3 Some of the allied elements form, when are in the report according to the present invention, compounds complex metals which, in part, already produce pouring stage, active seeds of critical size, and which are also, in part, dissolved in the inter-stices thereby creating a prestress in the iron network and thereby increasing the number of network faults. Others Allied elements cause metallic precipitation having high shear strength, which increases and ~ at the same time tabilize, coherently, the tension dull from the basic material network.
The increase in the number of germs of critical size that entered ~ did a sharp increase in the ability to crystal-lisation that the casting presents, a reduction of the time of liquefaction and primary grain size, an increase Abrupt tation of the grain boundary surfaces ~ and a limit possible training of intermetal enrichments liques.
The properties and the advantageous ratio of the compounds sants create in the alloy system according to this in-thermodynamic, kinetic and germination such, during the dissolution, the ~ olidifica-tion, recrystallization and hot deformation, that the arrangement of components for intersti- solution quantity, the quantity of these components as well as the number and degree of stress on the networks thus prestressed are significantly increased.
Thanks to the increase in the number of networks both an interstitial prestress and their degree of constraint, the number of dislocations produced per channel metallurgical and which promote and determine training, ~ 1; ~ 3 as well as the dispersion of metallic precipitation finds strongly increased, which increases significantly the effectiveness of the anchoring or fixing function of the pre-cipitations during the frontal movement of dislocations that trigger precipitation.
The components according to the present invention and their advantageous ratio thus automatically ensure excellent metallurgical quality of steel during its production and the positive effect of the different reinforcement mechanisms tuels, whose combined and cumulative action increases the resistance this useful mechanics and the resistance limit ~ the fatigue of steel.
The chemical composition of steel according to this inv ~ ntion also includes ~ i allied elements that do not pa ~ en 801u-tion in iron and do not combine with it ci, but which 8 'enrich the surface of the steel. I1 in results ~ if it is formed in the long run on the surface, by the effect from the atmosphere, a dense protective layer that dissolves difficult to protect the steel against corrosive action environment and well-defined fluids, eliminating reducing the possibility of pitting corrosion and improving the solidity of the color of the steel.
The steel according to the present invention has good weldability for a given carbon content and with a suitable suitable heat port, and the ~ properties of the ther-only af ~ ectée are identical to those of the material of ba ~ e.
The production of steel according to the present invention not requiring a reducing atmosphere, it can be ~ 0 roll ~ using conventional installations, and one can, by hot forming processes, confer on steel ~ `~ 8-any dlmens ~ ons and prorils, by rolling or estam-page, production can be done in large series without ins-special tallations.
~ 'steel according to the present invention present, without quenching, excellent mechanical properties, and at the same time time the application of processing technologies and classic assembly.
In the field of non-weldable steel, we can adjust by income the aptitude for transformation or ~ machining, as well as the hardness after machining, by a heat treatment only at low temperatures. $ e steel price according to this invention is thus not encumbered, as a basic material, by the cost of the complicated quenching and tempering treatment ex ~ cut in a special liquid, as well as that of the ins-tallations necessary for this purpose, and in addition the costs of ~ manufacturing of products made with steel according to the pre-the invention does not exceed the cost of conventional products.
This is why the benefit that can be obtained economically, due to the technical advantages offered by the steel according to the present invention (reduction of the summation of energy and weight, etc.), thanks to the high limits of resistance to fatigue and elasticity, is practically unaffected due to development costs and use of the new base material.
The present invention will be better understood using the detailed description of several embodiments taken as nonlimiting examples of steel making and its mechanical properties.

Three loads of steel according to the present invention are presented, by way of example, in the field of steels _9_ - ~ 11369yQ3 weldable. The charges were made in ovens ~
60 t arc and then refined in metallurgical equipment gique ~ with pockets. The casting was carried out in a four-way continuous casting installation having a profile of Z40 x 240 mm, and we then produced by lami-swim, from the billet, and under normal conditions, steel rounds with a diameter of 20 mm, which we then have ~ air cooled on coolers.
The results of the load reviews according to the pre-10 sente invention appear below ~
1.1. Chemical composition of cha ~ 3es in percenta ~; es (Weight).

Charge C Dlln If PS Cu Ni Mo Nb 0.08 1.69 0.88 0.018 0.012 1.63 1.10 0.10 0.030 2 0.155 1.63 0.905 0.015 0.022 1.70 1.09 0.08 0.050 3 0.21 1.66 0.76 0.014 0.014 1.39 1.12 0.12 0.051 V Zr Al NB Ca Pb . .
0.04 0.04 0.15 0.0213 0.0024 0.0020 0.07 2 0.07 0.029 0.0590.0248 0.0025 0.001 ~ 0.09 3 0.0 ~ 0.027 0.0270.0244 0.0022 0.0011 o.o6 . . .

In the examples which follow the abbreviations which follow have the following meanings:
Rp the elastic limit Rm the breaking load A5 Elongation Z Striction KCU Resilience 691q3 1.2. Mechanical properties TABLE_ 2 Description ~ amino 1 / 'jO0C 2 /
Unit of measurement 1. 2. 3- 1. 2. 3 _ p ~ O, 002 N / mm2 800 790 800 855 860 920 Rm N / mm 970 1010 900 10501066 1090 A5% 18.5 19 18.5 18.2 18 17 Z% 49 5 50 49 46 41 KCU ~
10 da J / cm2 ~ 20C 20 22 21,418.7 19.4 20 da J / cm2 - 40C 8 8.7 8 9 9.7 10.2 ... ...

Design 1250C 3 /
Unit of measurement 1. 2. 3.
~. . . ~ _ RpO ~ 002 N / mm2 810 800 890 Rm N / mm2 1040 1030 1085 A ~ 16,416 15 2% 43 42 39 KCU ~
da J / cm2 t 20C 17.1 18 19.4 da J / cm2 - 40C 8 7 7.3 . ...
1 / laminated state without heat treatment 2 / kept ~ hot, ~ 500C, for 90 minutes, then ~ -air-cooled 3, ~ kept hot, at 1250C, for 45 minutes, then air cooled ~. . . .

.i`` -11--i .i.
,.
.

1.3. Soudab li _ We examined the test specimens, welded in an atmosphere inert, of a 12 mm thick plate made with the charg ~ 2. The plate has not been subjected to any heat treatment mique, neither before nor after welding.
Plate thickness - V = 12 mm Type of weld = counter-weld (at an angle of 60) Heat input = 3000 joule / cm Number of welds = 3 ~ 1 Inert atmosphere = C02 Fîl ~ ~ ouder ~ the material itself, with a diameter of 1.6 mm 1.31. Tensile test R 0.002 - 784.7 N / mm Rm = 902.6 N / mm A ~ ~ 16 ~
Z - 52%
Failure occurring outside of the weld.
1.32. Plasticity of the thermally affected area BOARD
20 E ~ size of the test tube ~ etet pour test à l'Effect de c ~ oc shock, measured from the straight edge to KCU - 402 C
: weld line not chamfered mm da J / cm O. 7 1 8.4 4 8.7 9.7 `15 10.5 _ _ _ ~ ~ -12-1 ~ 36g ~ 3 1.4. Resistance to corrosion by air ~ measured in the air volume of an industrial premises) TAB ~ WATER 4 Period, of ess_ Average depth of l ~ E ~ ingress ~ E ~ i of corroslon ~ mm) _ _ _ ... .. _. . _ Charge 2 Steels serving as base comparison Steel Steel container with carbon o, 6% of copper ~ _ _ .... _ .... . . .
0.5 o, oo ~ ~, oO 0, o30 1 0.010 0.12 0.045 2.5 0.012 0.16 0.070 . _ ~. _ _ _. .. _. ... _. .
1.5. Fatigue resistance The fatigue or endurance test was carried out on a Schenk-Erlinger type fatigue testing machine, operating according to the resonance principle. In that case, these are both the component of the static prestressing and the oscillating load (+ ~ a) which are applied ~ s by res-spells supported by a common charge head. Load static is established and adjusted by a threaded axis and the spring o cillant is excited by an electric motor. The oscillation or vibration excited by the rotation of the eccentric mass activates the pulsator at the resonance point, and said pulsator produces a static charge between 0 and 20 megapond and a cyclic load of + 10 Mp.
A steel round, with a diameter of 20 mm, made by rolling ~ from load 2, has been submitted ~ ~ the test of tired. The results of the control traction test, ef-performed on a laminated test piece which has not undergone a milking thermally shown in Table 5.

~ `& ~

~ 1369Q3 TABLE ~
Desi ~ nation Mechanical properties Unit of measure Load 2 without treatment Treating steel thermal. ment 42CD4 RpO ~ 0o2 N / mm2 892.7 1079.1 Rm N / mm2 983.9 1147.7 A5% 16.4 14.6 Z% 57 50.7 KCU + 20C da J / cm2 19.8 11.8 ... .. ... . .
For comparison, the test was also carried out on steel grade 42CD4, using the same method and on a ~ similar specimen. The chemical composition of the steel having served as a basis for comparison is shown in Table 6, while that its mechanical properties are indicated in table 5.
TABLE 6_ _ :
Steel grade Chemical composition in percentages (weight) . ~
42CD4 C Si Mn Cr Mo Ni Ti 0.42 0.29 0.6 ~ 1.10 0.20 0.20 0.05 1.51. De ~ res de char ~ e de la fati ~ ue Desi ~ nation Of ~ tank res ~ e (N) I. II. III.
, _ _ ___42CD4 _ _ h_2 42CD4 Ch 2 42CD4 Ch 2 F max 68,000 96,000 68,000 78,000 68,000 68,000 F min 9000 9000 29000 9000 39000 9000 Fa 29,000 44,000 19,000 34,000 18,000 29,000 ..... . .

`-14-~ 36903 1.52. Corresponding constraint Corresponding to de ~ res or load steps and ~ which e ~ rouvettes were submitted.

. .
~ ési ~ nation Constraints corresponding to the char ~ es N / cm2 I. II. III.
42CD4 Ch 2 42CD4 Ch2 42CD4 Ch 2 . .
F max 27,664 39,534 27,664 31,588 27,664 27,664 F min 3953 3953 11870 3953 15794 13832 Fa11870 17805 7906 14782 5935 11870 .

1.53. Fatigue test result In the case of 42CD4 steel E 1 ~ Ni 50% probable service life not I. 10.9985 59783 II. 12.1960 198,000 III. lZ, 8229 370594 scattered life span empirical 1 ~% 8 ~ o Probability of rupture I. 0.04606 47258 75628 II. 0.174545 126692309442 III. o, o6455 281653487621 -. _.

~ 5--. . -.

1 ~ 3 ~ 91 ~ 3 Dan ~ the case of steel ~ char ~ e 2 De ~ re de char ~ e E 1 ~ Ni life of ~ 0% probable not I. 11.4256 91,638 II. 12.331 ~ 22671 ~
III. 13.4427 688732 c ~ _re dispersion life employs - 15 ~ o 8 ~ o Probability_of RuPture I. 0.2795 5248 ~ 160,000 II. 0.22673131822 389917 III. 0.73595278821 1701277 ... ... _. _ _ _. ... _ 1. ~ 4. Interpretation of Fatigue Test Results By comparing the test results obtained with a identical stress on steel ~ 42CD4 and steel on charge 2 prepared according to the present invention, it can be seen, for the probability of failure of 50 ~ 0, that ~ this value corresponds to tooth 60,000 loads in the case of the steel used basis of comparison, against 700,000 requests in the case steel according to the present invention. The comparison of re-results obtained by ~ identical test method highlights firing only with an identical load the lifetime of the steel se-lon the present in ~ ention is roughly ~ s equal ~ ten times that conventional steel as a basis for comparison.
By comparing resistance values or loads the duration corresponding to the probability of rupture of ~ 0%, that is to say ~ the straight lines which represent, in the same fi-gure, the fatigue resistance of the two materials, we con-tate that the steel according to the present invention supports char-ages which are almost double those supported by steel 42CD4.

~ L ~ 36 ~ 3 . _. .
Number of requests Char ~ e Fa corresponds to a ~ ruptibility of 5 ~ O ruPtUre Ni (N) 42CD4 Charge 2 9.10 26000 ~ OOO
2.1o6 19000 3 ~ 000 3 1o6 16000 3 ~ 000 ~, lo6 14000 32000 6.106 11,000 29,000 ~ 106 9000 26000 .

Two charges constituted by steel according to the pre-This invention is presented, by way of example, in the ds-main non-weldable steels. I, the charges were produced in ~ n ~ our 65 t arc, then refined in é ~ uipements metallurgical with pockets, and poured into an ins-continuous casting plant with a profile of 2 ~ 0 x 240 mm.
Steel rounds were then produced, by the ~ linage, in normal conditions, from the billets, and cooled on coolers. The diameter of these rounds ~ n steel was 20 mm. The results of the tests are shown below.
after.
2.1. Chemical composition of charges Char ~ e Chemical composition in percentages ~ weight) C Mn Si PS Cu ~ i Mo 4 0.36 1.62 0.84 0, ~ 12 09010 1.59 1.20 0.07 0.4 ~ 1.80 0.74 0.011 0.015 1.69 1.22 0.09 1 ~ 36`9 ~ 03 Nb ~ Zr Be B Al Ca Pb . .
4 0.07 0.070.03 0.0219 0.0050 0.030.0017 0.04 , o36 0.070.03 0.0201 0.0035 0.04 0.002 o, o6 .
2.2 Mechanical properties Desi ~ nation1 ~ 50 C ~ 8 ~ 0 C3 /
Unit of measure 4 5 4 5 4 5 . _.
RpO ~ 002 N / mm21412 1569 931 1140 1716 1600 Rm N / mm2 1765 2060 1030 1210 1863 2100 A ~ ~ 10 8 17 16 10 10 Z ~ 20 20 45 48 15 18 KCU -40 C 2, ~ 2.2 3 4 2.9 2.7 (da J / cm) ~.
2.3. Fatigue resistance The purpose of the fatigue test was to examine the properties of the steel according to the present invention when it is subject to an oscillation or vibration force varying with the time. The test method used was, in addition to the fatigue by cyclic torsional forces with the test pieces of torsional fatigue which are usual, the Locati method, tinée ~ determine resistance to combined bending forces and torsion, and we finally calculated the resistance to oscillations or vibrations by processing the results on computer nator. For the load fatigue test 4, we used test pieces made with larninated steel rounds and subjected to a stress relieving treatment, with a diameter of 40 mm. The results of the static mechanical round test steel produced by rolling from load 4 are shown on table 13.

-` 11369 ~ 3 ... _. . . ... . . . . .
nValues corresponding to char ~ e 4 Unit of measure .
R 0.002 N / mm2 1150 Rm N / mm2 1200

5 % 14 Z % 43 . _ . . .
2.31. Essai de_fati~ue par efforts de torsion cycliques Cet essai avait pour objet de déterminer le diagramme de W~hler pour l'effort combiné de flexion et d'oscillation symétrigue.
2.32. De~rés ou éch010ns de char~ de 1'essai de fati~ue par efforts de torsion c.ycliques . .. .......... _ . . . .. . . . . . ............ .
De~ré de char~e Effort de flexion (N/mm2) I. 588 II.
III. 515 IV. 490 .. . . .. . . . .

A,~ ~19-` 1136~3 2.33. Paramètres de l'essai de fati~ue par efforts de torslon ~g~

.. . ..
Rl = charge initiale Nl = cycle de sollicitation (nombre de sollicitations) Rl = valeur du degré ou de l'échelon de charge a N - nombre de cycles ~1 __ 1 ~ Rl ~ N
. .. ..
294 7,5.10~ 24,5 10~
441 3,0,106 24,5 105 490 4,6.106 24,5 105 441 105 24,5 105 441 6,1.106 . 24.5 105 ..
2.~4. Résultat de l'essai TAB~EAU 16 .. . . _ .
De~r~ ou ~chelQn Effort de flexion Durée de vie ~ ~de char~e - 2 -~~--~
N/mm . I. 588 1,1.105 - 1,26.105 II. 539 1,65.105 - 2,48.105 III. 515 2,00,10$ - 7,00.105 IV. 490 2,7.105 - 3,64.106 .

~36~,q3 2.35. Donnees relati~es à la repartition des résultats de l'essa de fati~ue par efforts de torslon cy~iques, apres traitement de ces resultats Par l'ordinateur De~ré ou Durée de vie Carré de Durée de vie ~de de ~Z dispersion de 16%
char~e probable I. 1,15.105 1,066 1,23.105 1,02.105 II. 1,93.105 1,175 2,27.105 1,64.105 III. 3,26.105 1,508 4,92.105 2,17.105 IV, 1,06.106 3,658 3,89.106 2,86.105 . . ~ . _ _ 2.36. Essai de fati~ue par effort de torsion Cet essai avait pour objet de déterminer le diagram-me de W~hler pour l'effort combiné de torsion et d'oscillation symétrique.
2.37 De~rés ou échelons de char~e de l'essai de fati~ue par efforts de torsion . = . .. .. .. . . _ Degré ouCouple de rotation (~ioule) Contrainte (N/mm2) 20 echelon de char~ede l'essai de fatigue par efforts de torsion I. 27,47 l~08 II. 24,52 365 III. 22,56 335 ~V. 20,60 306 2.38. Paramètres de 1'essai de fati~ue Par ef_orts de torsion Couple initial M csa-l = 19,62 joule Contrainte initiale T a-l = 291 N/mm2 Valeur du degré ou de l'échelon de contrainte ou de charge/Ta =
14,7 N/mm Nombre de sollicitations Nl = 10 Nombre de cycles ~N = 105 _ ~ ~ .
~; ~21--. . .: :
- ~ ~

1~36903 2.39. Résultat de 1'essai de fatir~ue par effor-ts de torsion .. _ . .. _ . .
De~z:ré ou Cou~le de Contrainte Durée de vie échelon rotation de char~e 2 __ _ _ (Joule) (N/mm ) I. 27~47 408 0,4.105 - 2~16.105 II. 24,52 36~ 0~3.105 - 7,90.105 III. 22,56 335 1,55.105 - 9,54.105 IV. 20,60 306 2,86.105 - 1,48.106 _ . _. _ :
2.4. Valeurs de resistance dvnamique ou aux oscillations ou vibrat ons determinees sur la base de 1'essal de fati~2ue ~ar efforts de torsion c.vcliaues . ~ .. .. . _ .. _ _ _ Prob,abilite de rupture Resistance aux oscillations ou vibrations Rvh ... .. N/mm2 16% 373 5C% 409 8~o 4L~l , . . . . .
2~ ~;. Valeurs de résistance aux oscillations ou vibrations dé-terminées sur la base de ï 'ëssai de fati,~ue par efforts cle tors~on M . . . ___~ . . . _ _ . _ .__ _ . _ _ _ I . _ _ __ . _. ____ _ _____ .
Probabilité de ruptureRésistance aux oscillations ou vibrations Tv N/mm 16% 2~4 50~o 254 3 84~o 255 .

.~
~ ~22-- . . . . . . . . .

~13~i~03 2.6. Interprétation des résultats Les valeurs de resistance aux oscillations ou vibra-tions qui ont été obtenues, soit Rvh - 373 à 441 N/mm2 et Tv =
254 à 25~ N/mm2, avec un ron en acier produit à partir de l'acier selon la présente invention, n'ayant pas subi de trai-tement de trempe su.ivi de revenu et d'un diamètre de 40 mm, concordent avec les valeurs de résistance aux oscillations ou vibrations des aciers de ressorts connus ayant subi une trempe ou un traitement de trempe suivi de revenu. Il y a lieu de noter qu'au cours des essais de fatigue par efforts de torsion cycliques, on a pu obtenir une amélioration sensible des va-leurs de résistance aux oscillations ou vibrations par une charge préalable appropriée, de l'ordre de plusieurs millions, qui a été produite par une contrainte d'environ 440 N/mm2. Les valeurs de résistance aux oscillations ou vibrations de l'acier ~elon la présente invention s'améliorent donc sensiblement lorsqu'i.l a été mis en place dans une construction, par suite du travail des ossatures, ce qui constitue une propriété très utile de l'acier selon la présente invention.

'.~

~ -23-5% 14 Z% 43 . _. . .
2.31. De_fati ~ eu test by cyclic torsional forces The purpose of this test was to determine the diagram of W ~ hler for the combined effort of bending and oscillation symmetrical.
2.32. Of ~ res or ech010ns of tank ~ of the fati ~ ue test by c. cyclic torsional forces . .. .......... _. . . ... . . . . .............
De ~ ré de char ~ e Bending force (N / mm2) I. 588 II.
III. 515 IV. 490 ... . ... . . .

A, ~ ~ 19-`1136 ~ 3 2.33. Parameters of the torsional stress test ~ g ~

... ..
Rl = initial charge Nl = solicitation cycle (number of solicitations) Rl = value of the degree or step of the load a N - number of cycles ~ 1 __ 1 ~ Rl ~ N
. .. ..
294 7.5.10 ~ 24.5 10 ~
441 3.0.106 24.5 105 490 4.6.106 24.5 105 441 105 24.5 105 441 6.1.106. 24.5 105 ..
2. ~ 4. Test result TAB ~ WATER 16 ... . _.
De ~ r ~ ou ~ chelQn Bending force Lifespan ~ ~ of tank ~ e - 2 - ~~ - ~
N / mm . I. 588 1.105 - 1.26.105 II. 539 1.65.105 - 2.48.105 III. 515 $ 2.00.10 - 7.00.105 IV. 490 2.7.105 - 3.64.106 .

~ 36 ~, q3 2.35. Data relating to the distribution of the results of the fati ~ ue test by cy ~ ic torsional forces, after processing these results by computer From ~ re or Lifetime Square Lifetime ~ of ~ Z dispersion of 16%
likely char I. 1.15.105 1.066 1.23.105 1.02.105 II. 1.93.105 1.175 2.27.105 1.64.105 III. 3.26.105 1.508 4.92.105 2.17.105 IV, 1.06.106 3.658 3.89.106 2.86.105 . . ~. _ _ 2.36. Fatigue test by torsional force The purpose of this test was to determine the diagram-W ~ hler me for the combined torsional and oscillating force symmetrical.
2.37 From ~ res or tank rungs of the fati ~ ue test by torsional forces . =. .. .. ... . _ Degree or Torque of rotation (~ ioule) Stress (N / mm2) 20 echelon of tank ~ ede the torsional stress test I. 27.47 l ~ 08 II. 24.52 365 III. 22.56,335 ~ V. 20.60 306 2.38. Parameters of the fatigue test By torsional forces Initial torque M csa-l = 19.62 joule Initial stress T al = 291 N / mm2 Value of the degree or step of constraint or load / Ta =
14.7 N / mm Number of requests Nl = 10 Number of cycles ~ N = 105 _ ~ ~.
~; ~ 21--. . .::
- ~ ~

1 ~ 36903 2.39. Result of the test of fatir ~ ue by torsional forces .. _. .. _. .
De ~ z: re or Cou ~ le de Constraint Lifespan rotation step of char ~ e 2 __ _ _ (Joule) (N / mm) I. 27 ~ 47,408 0.4.105 - 2 ~ 16.105 II. 24.52 36 ~ 0 ~ 3.105 - 7.90.105 III. 22.56 335 1.55.105 - 9.54.105 IV. 20.60 306 2.86.105 - 1.48.106 _. _. _:
2.4. Dynamic or oscillation resistance values or vibrat ons determined on the basis of the fat test ~ ar twisting forces c.vcliaues . ~ .. ... _ .. _ _ _ Prob, breaking ability Resistance to oscillations or Rvh vibrations ... .. N / mm2 16% 373 5C% 409 8 ~ o 4L ~ l ,. . . . .
2 ~ ~ ;. Resistance values to oscillations or vibrations completed on the basis of the fati test, by efforts twisted key M. . . ___ ~. . . _ _. _ .__ _. _ _ _ I. _ _ __. _. ____ _ _____.
Probability of rupture Resistance to oscillations or Tv vibrations N / mm 16% 2 ~ 4 50 ~ 254 3 84 ~ o 255 .

. ~
~ ~ 22--. . . . . . . . .

~ 13 ~ i ~ 03 2.6. Results interpretation The resistance to oscillations or vibra-which have been obtained, i.e. Rvh - 373 at 441 N / mm2 and Tv =
254 to 25 ~ N / mm2, with a steel ron produced from the steel according to the present invention, having not undergone any processing quenching on income and with a diameter of 40 mm, agree with the oscillation resistance values or vibrations of known hardened spring steels or a tempering treatment followed by tempering. There is reason to note that during the torsional stress tests cyclical, we were able to obtain a significant improvement in the their resistance to oscillations or vibrations by a appropriate prior charge of the order of several million, which was produced by a stress of around 440 N / mm2. The resistance to oscillations or vibrations of steel ~ According to the present invention therefore improve appreciably when it was put in place in a building, as a result of the work of the frames, which is a very property useful steel according to the present invention.

'. ~

~ -23-

Claims

The embodiments of the invention, about which an exclusive right of property or privilege is claimed, are defined as follows:

1. Structural steel with high resistance this to fatigue and, up to a well-defined carbon content, good weldability, and which is resistant to corrosion by air, characterized by the fact that it contains, in addition to iron, 0.04 to 1.6% (by weight) of C, 0.3 to 3.0% (by weight) of Mn or Ni or a mixture of Mn and Ni, maximum 1.8% (by weight) of If 0.6 to 4.0% (by weight) of Cu, maximum 3.0% (by weight) of Mo or Co or a mixture of Mo and Co, 0.02 to 0.4% (in weight) of Nb or V or a mixture of Nb and V, 0.0001 to 0.006% (by weight) of B, 0.01 to 0.4% (by weight) of Zr or Be or a mixture of Zr and Be, 0.01 to 0.2% (by weight) of Al, 0.005 to 0.2% (by weight) of N, 0.0001 to 0.005% (by weight) of Ca, and at most 0.25% (by weight) of Ce or Pb or of a mixture of Ce and Pb and up to 0.1% sulfur.

2. Structural steel according to claim 1, characterized by the fact that it has the following composition in plus iron and certain residual elements:

.

3. Structural steel according to claim 1, characterized in that it has the following composition iron and certain residual elements: