CA2312034C

CA2312034C - Nitriding steel, method for obtaining same and parts formed with said steel

Info

Publication number: CA2312034C
Application number: CA2312034A
Authority: CA
Inventors: Philippe Dubois
Original assignee: Aubert and Duval SA
Current assignee: Aubert and Duval SA
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2010-06-01
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: EP1044287B1; FR2783840B1; DK1044287T3; ES2374261T3; ATE531832T1; WO2000018975A1; FR2783840A1; CA2312034A1; EP1044287A1

Abstract

The invention concerns a steel composition comprising, expressed in wt.%: 0.2 to 0.4 % of C; 0.8 to 2 % of Cr; 0.6 to 2 % of Mo; 0.05 to 0.4 % of Al; and as the case may be, not more than 0.5 % of Si; not more than 1.5 % of Mn; not more than 1.5 % Ni; not more than 0.5 % of V; the rest consisting of iron and residual impurities; said composition Cr, Mo, V and Al contents expressed in wt.% satisfies the following relationship: 4 </= 3Cr + Mo + V + 2Al </= 8. The invention also concerns a method for making treated and nitrided parts, made of said compositions.

Description

ACIER DE NITRURA77ON, PROCEDE POUR SON OBIENTION ET PIECES FORMEES AVEC CET
ACIER

La présente invention conceme une composition d'acier de nitruration, des pièces formées avec cet acier, ainsi qu'un procédé de fabrication de pièces réalisées dans cet acier.
La nitruration est un traitement thermochimique de durcissement superficiel par introduction d'azote dans l'acier. Ce procédé est utilisé dans tous les domaines de la mécanique et sert notamment à fabriquer des engrenages, des cannelures, des arbres de transmission, des arbres à
came, des pièces de distribution de moteur thermique, des corps de pompe, des corps d'injecteur, des vilebrequins, des vis d'extrusion, des distributeurs hydrauliques, des rails de guidage, des cages de roulement, des calibres de contrôle et des pièces d'outillage de mise en forme.
La nitruration s'effectue généralement dans un domaine de températures d'environ 450 à 600 C, températures pour lesquelles la diffusion d'azote est relativement lente. Les aciers ciassiques de nitruration, tels le 40CrAIMo6.12, le 25NiAICr14.12, le 30CrMo12 ou le 32CrMoVI3 (dont les compositions chimiques sont rappelées dans le tableau 1 ci-dessous), ne permettent d'obtenir que des épaisseurs de couches nitrurées modestes, de l'ordre d'environ 0,7 mm au maximum, les étapes de nitruration ayant des durées excessivement longues pouvant atteindre jusqu'à environ 200 h.
Tableau 1: Compositions chimiques typiques en pourcentage en poids 40CrAIMo6.12 25NiAICr14.12 30CrMo12 32CrMoV13 35CrMo4 42CrMo4 C(%) 0,40 0,25 0,30 0,32 0,35 0,42 Si(%) 0,30 0,30 0,30 0,20 0,30 0,30 Mn (%) 0,60 0,60 0,60 0,60 0,70 0,60 Ni (%) 0,20 3,50 0,20 020 0,30 0,30 Cr(%) 1,70 1,10 3,00 3,00 1,00 1,00 Mo ( Yo) 0,30 0,25 0,40 1,00 0,20 0,20 V (%) - - - 0,25 - -AI (%) 1,10 1,20 - - - - NITRURA77ON STEEL, METHOD FOR ITS OBIENTION AND PARTS FORMED THEREWITH
STEEL

The present invention relates to a steel composition of nitriding, parts formed with this steel, and a process for manufacture of parts made of this steel.
Nitriding is a thermochemical hardening treatment superficial by introducing nitrogen into the steel. This process is used in all fields of mechanics and is used in particular to manufacture gears, splines, driveshafts, shafts cam, heat engine distribution parts, pump, injector bodies, crankshafts, extrusion screws, hydraulic distributors, guide rails, rolling cages, control gauges and shaping tools.
Nitriding is generally carried out in a field of temperatures of about 450 to 600 C, temperatures for which the Nitrogen diffusion is relatively slow. The ciassic steels of nitriding, such as 40CrAIMo6.12, 25NiAICr14.12, 30CrMo12 or 32CrMoVI3 (whose chemical compositions are recalled in Table 1 below).
below), only allow to obtain nitrided layer thicknesses modest, of the order of about 0.7 mm maximum, the stages of nitriding with excessively long periods of time until about 200 h.
Table 1: Typical chemical compositions in percent by weight 40CrAIMo6.12 25NiAICr14.12 30CrMo12 32CrMoV13 35CrMo4 42CrMo4 C (%) 0.40 0.25 0.30 0.32 0.35 0.42 If (%) 0.30 0.30 0.30 0.20 0.30 0.30 Mn (%) 0.60 0.60 0.60 0.60 0.70 0.60 Ni (%) 0.20 3.50 0.20 020 0.30 0.30 Cr (%) 1.70 1.10 3.00 3.00 1.00 1.00 Mo (Yo) 0.30 0.25 0.40 1.00 0.20 0.20 V (%) - - - 0.25 - -AI (%) 1,10 1,20 - - - -

2 Ces insuffisances limitent l'utilisation des aciers nitrurés pour des raisons techniques, par exemple lorsque les sollicitations appliquées induisent des contraintes élevées au-delà des profondeurs de nitruration réalisables avec les aciers actuels, ou bien encore lorsque les reprises d'usinage après nitruration sont importantes. Mais la limitation est également d'ordre économique en raison de la durée trop importante des cycles de nitruration.
Ces limitations pourraient être contournées par l'utilisation d'aciers contenant des teneurs en chrome plus faibles, ce qui entraîne une augmentation du coefficient de diffusion de l'azote dans l'alliage. C'est le cas par exemple des aciers 35CrMo4 ou 42CrMo4 (dont les compositions chimiques sont rappelées dans le tableau 1 ci-dessus). Mais, les duretés superficielles maximales qu'il est possible d'obtenir avec ces aciers sont de l'ordre de 700 HV ce qui est trop faible dans la plupart des cas. En outre, les caractéristiques de traction, de résilience et de ténacité de la sous-couche sont notablement insuffisantes pour beaucoup d'applications.
La présente invention a donc essentiellement pour but de mettre à
disposition une composition d'acier de nitruration permettant de conserver les propriétés de traction, de résilience, de ténacité, de trempabilité, de fatigue, et de dureté superficielle des couches nitrurées des aciers de nitruration type 32CrMoV13, tout en augmentant la cinétique de diffusion de l'azote, pour permettre soit des profondeurs de nitruration plus ' importantes, soit des temps de nitruration réduits.
Un premier objet de l'invention est ainsi une composition d'acier de nitruration, comprenant, exprimés en % en poids, 0,2 à 0,4% de C, 0,8à2%deCr, 0,6 à 2% de Mo, 0,05 à 0,4% de AI, et, le cas échéant, au plus 0,5% de Si, 2 These deficiencies limit the use of nitrided steels for technical reasons, for example when the solicitations applied induce high stresses beyond the depths of nitriding feasible with the current steels, or even when machining after nitriding are important. But the limitation is also of an economic nature because of the excessive length of nitriding cycles.
These limitations could be circumvented by the use of steels containing lower levels of chromium, which leads to increasing the diffusion coefficient of the nitrogen in the alloy. It's the for example 35CrMo4 or 42CrMo4 steels (whose compositions are summarized in Table 1 above). But, the hardnesses superficial maximum that can be achieved with these steels are the order of 700 HV which is too low in most cases. In addition, the tensile, resilient and tenacious characteristics of the sub-layer are significantly insufficient for many applications.
The present invention is therefore essentially intended to a nitriding steel composition which makes it possible to conserve the properties of traction, resilience, toughness, hardenability, fatigue, and superficial hardness of the nitrided layers of nitriding type 32CrMoV13, while increasing diffusion kinetics nitrogen, to allow either more nitriding depths important, reduced nitriding times.
A first object of the invention is thus a steel composition of nitriding, comprising, expressed in% by weight, 0.2 to 0.4% C, 0,8à2% DECR, 0.6 to 2% Mo, 0.05 to 0.4% of AI, and optionally, not more than 0,5% of Si,

3 au plus 1,5% de Mn, au plus 1,5% de Ni, au plus 0,5% de V, le complément étant constitué de fer et d'impuretés résiduelles, les teneurs de cette composition en Cr, Mo, V et AI, exprimées en % en poids, satisfaisant la relation suivante : 3 not more than 1.5% of Mn, not more than 1.5% of Ni, not more than 0,5% of V, the balance being iron and residual impurities, the contents of this composition in Cr, Mo, V and Al, expressed in% in weight, satisfying the following relation:

4< 3Cr + Mo + V+ 2Al s 8.
Le soufre est, de préférence, limité à 0,015% et le phosphore à
0,020% en poids.
Les éléments comme le calcium, le cérium, le titane, le zirconium, le niobium qui servent soit à désoxyder l'acier, soit à affiner la taille de grain sont, de préférence, limités à 0,1% en poids chacun.
La fourchette en carbone est de 0,2-0,4% en poids afin d'obtenir, après trempe et revenu à une température compatible avec la nitruration ultérieure, une résistance maximale à la traction dans la plage allant de 900 à 1500 MPa. Des fourchettes en carbone resserrées sont également intéressantes :
= la fourchette de 0,2-0,35% en poids permet de maximiser les caractéristiques de ductilité, résilience et ténacité, = la fourchette de 0,3-0,4% en'poids permet de maximiser la limite élastique, = la fourchette de 0,25-0,37% en poids permet d'obtenir un bon compromis pour l'ensemble des caractéristiques précédentes.
Le carbone contribue par ailleurs à la trempabilité de l'alliage ainsi qu'à sa résistance au revenu et à sa résistance à l'adoucissement lors du cycle de nitruration.
Le silicium doit être limité du fait qu'il conduit, lors de la nitruration, à
la précipitation de carbonitrures qui participent peu au durcissement, mais réduisent la vitesse de diffusion de l'azote. Pour ces raisons, il est limité
à
0,5% en poids au maximum, et, de préférence, à 0,35% en poids.

WO 00/18974 <3Cr + Mo + V + 2Al s 8.
Sulfur is preferably limited to 0.015% and phosphorus 0.020% by weight.
Elements such as calcium, cerium, titanium, zirconium, niobium which serve either to deoxidize steel or to refine the size of grain are preferably limited to 0.1% by weight each.
The carbon range is 0.2-0.4% by weight in order to obtain, after quenching and returned to a temperature compatible with nitriding subsequently, a maximum tensile strength in the range of 900 at 1500 MPa. Tightened carbon forks are also interesting:
= the 0.2-0.35% by weight range maximizes characteristics of ductility, resilience and toughness, = the 0.3-0.4% weight range maximizes the limit elastic, = the range of 0.25-0.37% by weight makes it possible to obtain a good compromise for all of the above features.
Carbon also contributes to the hardenability of the alloy and than its resistance to income and its resistance to softening nitriding cycle.
Silicon must be limited because it leads, during nitriding, to the precipitation of carbonitrides which contribute little to hardening, but reduce the rate of nitrogen diffusion. For these reasons, it is limited at 0.5% by weight at most, and preferably at 0.35% by weight.

WO 00/1897

5 PCT/FR99/02297 Le chrome est un des éléments prépondérants pour l'obtention des caractéristiques de la couche nitrurée, mais il conduit à une précipitation importante d'azote sous forme de carbonitrures, ce qui réduit la vitesse de diffusion de l'azote dans la couche nitrurée. Le chrome a aussi une influence bénéfique sur la trempabilité de la sous-couche. Ces considérations conduisent à limiter la teneur en chrome à 0,8-2% en poids, de préférence à 1,1-1,8% en poids.
Par rapport à un acier de type 32CrMoV13 la perte de trempabilité
induite par l'abaissement de la teneur en chrome est compensée partiellement par une augmentation des teneurs en manganèse et nickel.
Ces deux éléments ne doivent toutefois pas être ajoutés en teneur trop importante, car cela conduit respectivement à des ségrégations de composition chimique et à une fragilisation de la sous-couche lors de la nitruration. Pour ces raisons les teneurs sont limitées à 1,5% en poids au is plus pour le manganèse et le nickel. Des fourchettes plus serrées sont préférées : 0,2-1,1% en poids pour le manganèse et 0,5-1,3% en poids pour le nickel.
De la même façon, par rapport à un acier de type 32CrMoV13, l'abaissement de la teneur en chrome induit une diminution du durcissement lors de la nitruration, qui est compensée par une augmentation des teneurs en molybdène et vanadium, ainsi que par l'ajout d'aluminium. Ces trois éléments contribuent à augmenter la trempabilité de l'acier.
Par ailleurs, les éléments molybdène et vanadium augmentent la 26 résistance au revenu de l'acier et limitent son adoucissement lors de la nitruration. Leur teneur doit être limitée car une quantité trop importante conduirait à une fragilisation de l'acier en sous-couche. Les teneurs sont donc limitées à 0,6-2% en poids pour le molybdène, à au plus 0,5% en poids pour le vanadium, et à 0,05%-0,4% en poids pour l'aluminium. Des fourchettes plus serrées sont préférées : 0,8-1,5% en poids pour le molybdène, 0,1-0,4% en poids pour le vanadium et 0,1-0,3% en poids pour l'aluminium.
Un second objet de l'invention est un procédé de fabrication de pièces traitées et nitrurées, comprenant les opérations suivantes :
5 a - constitution d'une charge destinée à obtenir une composition conforme à la présente invention, telle que décrite plus haut, b - élaboration de ladite charge dans un four à arc, c- réchauffage et transformation à chaud du lingot, d - traitement thermique d'homogénéisation de la structure et d'affinement du grain, e - traitement thermique d'emploi, et f - nitruration.
L'acier selon l'invention peut être obtenu par les techniques conventionnelles d'élaboration, mais pour obtenir de meilleurs résultats en résilience, ténacité et fatigue il est préférable d'effectuer une refusion par électrode consommable soit sous laitier (ESR), soit sous pression réduite (VAR), à la suite de l'élaboration dans le four à arc.
Pour augmenter encore ces performances, il est possible d'effectuer la première élaboration sous pression réduite (VIM) et de poursuivre avec une refusion par électrode consommable.
Les lingots obtenus par l'une quelconque des voies précédentes subissent un réchauffage à haute température pour homogénéiser la structure et ensuite des transformations thermomécaniques visant à
conférer au produit réalisé dans cet alliage un taux de corroyage suffisant que l'on préférera supérieur ou égal à 3. Des taux de corroyage inférieurs peuvent être admis pour des pièces de grandes dimensions. Ces transformations thermomécaniques s'appuient sur des modes opératoires classiques, tels que le laminage, le forgeage, le matriçage ou le filage.
Plusieurs variantes de réalisation sont envisageables en ce qui concerne l'étape d du procédé selon l'invention. Les produits transformés peuvent être simplement adoucis à une température inférieure au point 5 PCT / FR99 / 02297 Chromium is one of the most important elements in obtaining characteristics of the nitrided layer, but it leads to a precipitation nitrogen in the form of carbonitrides, which reduces the rate of diffusion of the nitrogen in the nitrided layer. Chromium also has a beneficial influence on the hardenability of the undercoat. These considerations lead to limiting the chromium content to 0.8-2% by weight, preferably 1.1-1.8% by weight.
Compared to a type 32CrMoV13 steel the quenchability loss induced by the lowering of the chromium content is compensated partly by an increase in the manganese and nickel contents.
These two elements, however, should not be added in too much important because this leads to segregations of chemical composition and embrittlement of the undercoat at the nitriding. For these reasons, the contents are limited to 1.5% by weight is more for manganese and nickel. Tighter forks are preferred: 0.2-1.1% by weight for manganese and 0.5-1.3% by weight for nickel.
In the same way, compared to a 32CrMoV13 type steel, the lowering of the chromium content induces a decrease in hardening during nitriding, which is compensated by a increased levels of molybdenum and vanadium, as well as by adding aluminum. These three elements contribute to increase the quenchability of steel.
In addition, the molybdenum and vanadium elements increase the 26 resistance to the steel's income and limit its softening during the nitriding. Their content must be limited because too much lead to embrittlement of the steel underlay. The contents are therefore limited to 0.6-2% by weight for molybdenum, to not more than 0.5% by weight weight for vanadium, and 0.05% -0.4% by weight for aluminum. of the Tighter forks are preferred: 0.8-1.5% by weight for the molybdenum, 0.1-0.4% by weight for vanadium and 0.1-0.3% by weight for aluminum.
A second object of the invention is a method of manufacturing treated and nitrided parts, comprising the following operations:
5a - constitution of a charge for obtaining a composition according to the present invention, as described above, b - elaboration of said charge in an arc furnace, c- reheating and hot transformation of the ingot, d - heat treatment of homogenization of the structure and grain refinement, e - heat treatment of use, and f - nitriding.
The steel according to the invention can be obtained by the techniques conventional production, but to achieve better results in resilience, toughness and fatigue it is better to carry out a reflow by consumable electrode either under slag (ESR) or under reduced pressure (VAR), following elaboration in the arc furnace.
To further increase these performances, it is possible to perform the first development under reduced pressure (VIM) and continue with remelting by consumable electrode.
Ingots obtained by any of the previous routes undergo heating at high temperature to homogenize the structure and then thermomechanical transformations aimed at give the product made in this alloy a sufficient degree of wrought iron that we prefer greater than or equal to 3. Lesser wrought rates can be accepted for large rooms. These Thermomechanical transformations are based on procedures such as rolling, forging, stamping or spinning.
Several variants can be envisaged with regard to relates to step d of the method according to the invention. Processed products can be simply softened to a temperature below the point

6 critique (AC, ), ou recuits à une température supérieure au point critique (AC,), ce qui suppose alors un début de refroidissement suffisamment lent.
Lorsqu'on recherche les meilleures caractéristiques il est cependant préférable d'effectuer une normalisation à partir d'une température supérieure au point critique (AC3), suivie d'un refroidissement à l'air et d'un revenu d'adoucissement à une température inférieure au point critique (AC, ).
A titre indicatif, la température du point critique (AC,) se situe généralement dans la gamme allant de 700 C à 790 C, tandis que la température du point critique (AC3) se situe généralement dans la gamme allant de 800 C à 890 C.
Les produits sont ensuite trempés et revenus sous forme de barre laminée, d'ébauche forgée ou estampée, de pièces préusinées. La trempe s'effectue à partir d'une température d'austénitisation supérieure au point critique (AC3), dans la gamme allant de 900 à 1000 C, par exemple. Le fluide de trempe est ajusté, de façon classique, en fonction de la section des produits.
Le revenu est effectué ensuite à une température ajustée en fonction des caractéristiques mécaniques recherchées pour le coeur, dans le domaine d'environ 550 C à environ 750 C. Son choix doit prendre en compte la température à laquelle s'effectuera la nitruration. Une température de revenu supérieure d'au moins 30 C par rapport à la température de nitruration est préférée. Dans certains cas particuliers, la nitruration peut tenir lieu de revenu.
La nitruration, étape f du procédé selon l'invention, est ensuite effectuée sur pièce finie ou quasiment finie d'usinage. Les paramètres temps et température sont à fixer en fonction du compromis recherché en dureté superficielle, profondeur et microstructure pour la couche. Il est possible de mettre en oeuvre une nitruration gazeuse à l'ammoniac, ou une nitruration ionique à l'azote ou bien encore une nitruration en bain de sels capables de libérer de l'azote à la surface de l'acier. Le procédé utilisé a 6 critical (AC), or annealed at a temperature above the critical point (AC,), which then assumes a sufficiently slow start of cooling.
When looking for the best features, however, it is better to perform normalization from a temperature above the critical point (AC3), followed by air cooling and a softening income at a temperature below the critical point (AC,).
As an indication, the temperature of the critical point (AC) is generally in the range of 700 C to 790 C, while the critical point temperature (AC3) is usually in the range ranging from 800 C to 890 C.
The products are then tempered and returned in the form of bar laminated, forged or stamped blank, pre-machined parts. Quenching is carried out from a higher austenitization temperature to the point critical (AC3), in the range of 900 to 1000 C, for example. The quench fluid is adjusted, conventionally, depending on the section some products.
The income is then made at a temperature adjusted according to mechanical characteristics sought for the heart, in the area of about 550 C to about 750 C. Its choice must be consider the temperature at which nitriding will take place. A
temperature of at least 30 ° C higher than the Nitriding temperature is preferred. In special cases, the Nitriding can take the place of income.
The nitriding step f of the process according to the invention is then performed on finished or almost finished piece of machining. The settings time and temperature are to be fixed according to the compromise sought in surface hardness, depth and microstructure for the layer. It is possible to use gaseous nitriding with ammonia, or nitrogen nitriding or salt bath nitriding able to release nitrogen on the surface of the steel. The process used

7 peu d'influence sur le gradient de dureté de la couche nitrurée, qui dépend essentiellement de la composition chimique de l'acier.
Un troisième objet de l'invention est constitué par les pièces traitées et nitrurées réalisées avec l'acier selon l'invention. Ces pièces peuvent être fabriquées avantageusement au moyen du procédé de fabrication selon l'invention, mais également par tout autre procédé choisi en fonction de l'application finale.
Les exemples de réalisation de l'invention qui suivent montrent que la combinaison des éléments carbone, silicium, manganèse, nickel, chrome, molybdène, vanadium et aluminium dans les proportions en poids indiquées précédemment conduit à un acier ayant simultanément d'excellentes caractéristiques de traction, de résilience, de transition de résilience, de ténacité, de fatigue, de résistance au revenu du coeur, associées à d'excellentes duretés superficielles et profondeur de la couche nitrurée.
L'acier classique choisi comme élément de comparaison est l'acier 32CrMoV13 qui a été mis au point dans le passé pour optimiser le compromis caractéristiques à coeur/dureté superficiel le/cinétique de nitruration et qui reste à ce jour un des meilleurs aciers de nitruration disponible.
Quant à l'étape de nitruration, elle a été systématiquement effectuée avec le procédé de nitruration gazeuse utilisant l'ammoniac.

Exemples Les symboles utilisés dans la suite ont les significations suivantes :
Rm = résistance maximale RpO,2 = limite élastique conventionnelle à 0,2% de déformation A5d = allongement en % sur la base 5 d (d = diamètre de l'éprouvette) Z = striction HV5o = dureté Vickers sous une charge de 50 kg 7 little influence on the hardness gradient of the nitrided layer, which depends essentially the chemical composition of steel.
A third subject of the invention consists of the parts treated and nitrides made with the steel according to the invention. These pieces can be advantageously manufactured by means of the manufacturing method according to the invention, but also by any other method chosen as a function of the final application.
The following embodiments of the invention show that the combination of elements carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, molybdenum, vanadium and aluminum in proportions by weight previously indicated leads to a steel having simultaneously excellent traction, resilience, transition characteristics, resilience, tenacity, fatigue, resistance to the income of the heart, associated with excellent surface hardness and depth of the layer nitrided.
The classic steel chosen as a comparator is steel 32CrMoV13 that has been developed in the past to optimize the compromises characteristics at heart / superficial hardness the kinetics of nitriding, which remains one of the best nitriding steels to date available.
As for the nitriding step, it has been systematically performed with the gaseous nitriding process using ammonia.

Examples The symbols used in the following have the following meanings:
Rm = maximum resistance RpO, 2 = conventional yield stress at 0.2% deformation A5d = elongation in% on the basis of 5 d (d = diameter of the test piece) Z = necking HV5o = Vickers hardness under a load of 50 kg

8 HRC = dureté Rockwell C
KV = énergie de rupture en flexion par choc sur éprouvette à
entaille en V
KCU = énergie de rupture en flexion par choc sur éprouvette à
entaille en U
KQ = ténacité.
Les exemples sont complétés par les figures des planches de dessins annexées, dans lesquelles :
= la figure 1 représente le profil de dureté de deux échantillons dont la préparation est décrite dans l'exemple 1, = la figure 2 représente le profil de dureté de deux échantillons dont la préparation est décrite dans l'exemple 2, = la figure 3 représente le profil de dureté de deux échantillons dont la préparation est décrite dans l'exemple 3, = la figure 4 représente le profil de dureté de deux échantillons dont la préparation est décrite dans l'exemple 4, = la figure 5 représente le profil de dureté de deux échantillons dont la préparation est décrite dans l'exemple 5, = la figure 6 représente le profil de dureté de deux échantillons dont la préparation est décrite dans l'exemple 6, = la figure 7 représente le profil de dureté de deux échantillons dont la préparation est décrite dans l'exemple 7, = la figure 8 représente le profil de dureté de deux échantillons dont la préparation est décrite dans l'exemple 8, = la figure 9 représente le profil de dureté de deux échantillons dont la préparation est décrite dans l'exemple 9. 8 HRC = Rockwell C hardness KV = fracture energy in impact bending on a test specimen V-notch KCU = energy of rupture in bending by impact on specimen to U-notch KQ = tenacity.
The examples are completed by the figures of the boards of attached drawings, in which:
FIG. 1 represents the hardness profile of two samples whose preparation is described in Example 1, FIG. 2 represents the hardness profile of two samples whose preparation is described in Example 2, FIG. 3 represents the hardness profile of two samples whose preparation is described in Example 3, FIG. 4 represents the hardness profile of two samples whose preparation is described in Example 4, FIG. 5 represents the hardness profile of two samples whose preparation is described in Example 5, FIG. 6 represents the hardness profile of two samples whose preparation is described in Example 6, FIG. 7 represents the hardness profile of two samples whose preparation is described in Example 7, FIG. 8 represents the hardness profile of two samples whose preparation is described in Example 8, FIG. 9 represents the hardness profile of two samples whose preparation is described in Example 9.

9 Exemple n 1 Un lingot de 35 kg a été élaboré dans la composition chimique indiquée en pourcentage en poids ci-dessous, conformément aux 6 indications de la présente invention :
C 0,30%
Si 0,06%
Mn 0,28%
Cr 1,20%
Ni 0,05%
Mo 1,00%
V 0,25%
AI 0,09%
le reste étant constitué de fer et d'impuretés résiduelles.
Ce lingot a été élaboré par fusion à l'arc, il a ensuite été
homogénéisé à haute température (1100 C) pour obtenir une structure uniforme, puis il a été forgé. Les produits forgés ont été refroidis lentement au four. Ils ont été normalisés afin de mettre en solution les carbures, d'homogénéiser la structure austénitique et d'affiner le grain.
Des barres issues de ce lingot ont été austénitisées à 940 C, trempées à l'huile, puis revenues à une température de 650 C.
Les caractéristiques mécaniques obtenues sont indiquées dans le tableau suivant :

Rm RpO,2 A5d Z HVao KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J/cm') (J) 1233 1152 16,5 69 409 95 81 Des échantillons ont été nitrurés à 520 C durant 100 h. Le profil de dureté obtenu est présenté en figure 1, ainsi que celui obtenu pour un même cycle avec un acier 32CrMoV13.
Ce profil montre que l'acier selon la présente invention présente, 6 pour un même cycle de nitruration, une dureté superficielle équivalente à
celle de l'acier 32CrMoV13 et une profondeur nitrurée nettement supérieure.

Exemple n 2 Un lingot de 35 kg a été élaboré dans la composition chimique indiquée en pourcentage en poids ci-dessous, conformément aux indications de la présente invention :
C 0,35%
Si 0,05%
Mn 0,28%
Cr 1,21%
Ni 0,50%
Mo 1,01%
V 0,25%
AI 0,18%
le reste étant constitué essentiellement de fer et d'impuretés résiduelles.
Ce iingot a été élaboré par fusion à l'arc, il a ensuite été
homogénéisé à haute température (1100 C) pour obtenir une structure uniforme, puis il a été forgé. Les produits forgés ont été refroidis lentement au four. Ils ont été normalisés afin de mettre en solution les carbures, d'homogénéiser la structure austénitique et d'affiner le grain.
Des barres issues de ce lingot ont été austénitisées à 940 C, trempées à l'huile, puis revenues à une température de 650 C.
Les caractéristiques mécaniques obtenues sont indiquées dans le tableau suivant :

Rm RpO,2 Aaa Z HV6o KCU KV

(MPa) (MPa) (%) (%) (J/crn=) (J) 1305 1238 15,0 63 404 86 69 Des échantillons ont été nitrurés à 520 C durant 100 h. Le profil de dureté obtenu est présenté en figure 2, ainsi que celui obtenu pour un même cycle avec un acier 32CrMoV13.
Ce profil montre que l'acier selon la présente invention présente, pour un même cycle de nitruration, une dureté superficielle équivalente à
celle de l'acier 32CrMoV13 et une profondeur nitrurée nettement supérieure.
Exemple n 3 Un lingot de 35 kg a été élaboré dans la composition chimique indiquée en pourcentage en poids ci-dessous, conformément aux indications de la présente invention :
C 0,35%
Si 0,06%
Mn 0,69%
Cr 1,20%
Ni 0,50%
Mo 1,21%
V 0,35%
Al 0,30%
le reste étant constitué essentiellement de fer et d'impuretés résiduelles.
Ce lingot a été élaboré par fusion à l'arc, il a ensuite été
homogénéisé à haute température (1100 C) pour obtenir une structure uniforme, puis il a été forgé. Les produits forgés ont été refroidis lentement au four. !is ont été normalisés afin de mettre en solution les carbures, d'homogénéiser la structure austénitique et d'affiner le grain.
Des barres issues de ce lingot ont été austénitisées à 940 C, trempées à l'huile, puis revenues à une température de 650 C.
s Les caractéristiques mécaniques obtenues sont indiquées dans le tableau suivant :

Rm RpO,2 Asa Z HVw KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J/cm2) (J) 1296 1234 15,5 62 416 79 69 Des échantillons ont été nitrurés à 520 C durant 100 h. Le profil de ~o dureté obtenu est présenté en figure 3, ainsi que celui obtenu pour un même cycle avec un acier 32CrMoV13.
Ce profil montre que l'acier selon la présente invention présente, pour un même cycle de nitruration, une dureté superficielle équivalente à
celle de l'acier 32CrMoVI3 et une profondeur nitrurée nettement 15 supérieure.

Exemple n 4 Un lingot de 35 kg a été élaboré dans la composition chimique 20 indiquée en pourcentage en poids ci-dessous, conformément aux indications de la présente invention :
C 0,40%
Si 0,06%
Mn 0,70%
25 Cr 1,19%
Ni 1,00%
Mo 1,31%

V 0,35%
AI 0,32%
le reste étant constitué essentiellement de fer et d'impuretés résiduelles.
Ce lingot a été élaboré par fusion à l'arc, il a ensuite été
homogénéisé à haute température (1100 C) pour obtenir une structure uniforme, puis il a été forgé. Les produits forgés ont été refroidis lentement au four. Ils ont été normalisés afin de mettre en solution les carbures, d'homogénéiser la structure austénitique et d'affiner le grain.
Des barres issues de ce lingot ont été austénitisées à 940 C, trempées à l'huile, puis revenues à une température de 650 C.
Les caractéristiques mécaniques obtenues sont indiquées dans le tableau suivant :

Rm RpO,2 Aad Z HVw KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J/cm") (J) 1305 1245 13,5 46 406 66 60 Des échantillons ont été nitrurés à 520 C durant 100 h. Le profil de dureté obtenu est présenté en figure 4, ainsi que celui obtenu pour un même cycle avec un acier 32CrMoV13.
Ce profil montre que l'acier selon la présente invention présente, pour un même cycle de nitruration, une dureté superficielle équivalente à
celle de l'acier 32CrMoV13 et une profondeur nitrurée nettement supérieure.

Exemple n 5 Un lingot de 35 kg a été élaboré dans la composition chimique indiquée en pourcentage en poids ci-dessous, conformément aux indications de la présente invention :

C 0,38%
Si 0,06%
Mn 0,31%
Cr 1,06%
6 Ni 0,99%
Mo 1,50%
V 0,25%
AI 0,16%
le reste étant constitué essentiellement de fer et d'impuretés résiduelles.
Ce lingot a été élaboré par fusion à l'arc, il a ensuite été
homogénéisé à haute température (1100 C) pour obtenir une structure uniforme, puis il a été forgé. Les produits forgés ont été refroidis lentement au four. Ils ont été normalisés afin de mettre en solution les carbures, d'homogénéiser la structure austénitique et d'affiner le grain.
Des barres issues de ce lingot ont été austénitisées à 940 C, trempées à l'huile, puis revenues à une température de 650 C.
Les caractéristiques mécaniques obtenues sont indiquées dans le tableau suivant :

Rm RpO,2 AS, Z HVw KCU KV
(MPa) (MPa) (0/0) (%) (JlcmZ) (J) 1311 1251 15,5 61 416 97 77 Des échantillons ont été nitrurés à 520 C durant 100 h. Le profil de dureté obtenu est présenté en figure 5, ainsi que celui obtenu pour un même cycle avec un acier 32CrMoV13.
Ce profil montre que l'acier selon la présente invention présente, pour un même cycle de nitruration, une dureté superficielle équivalente à
celle de l'acier 32CrMoV13 et une profondeur nitrurée nettement supérieure.

Exemple n 6 Un lingot de 35 kg a été élaboré dans la composition chimique 5 indiquée en pourcentage . en poids ci-dessous, conformément aux indications de la présente invention :
C 0,35%
Si 0,06%
Mn 0,64% 9 Example 1 A 35 kg ingot was developed in the chemical composition indicated in percent by weight below, in accordance with the 6 indications of the present invention:
C 0.30%
If 0.06%
Mn 0.28%
Cr 1.20%
Neither 0.05%
Mo 1.00%
V 0.25%
AI 0.09%
the rest being iron and residual impurities.
This ingot was made by arc fusion, it was then homogenized at high temperature (1100 C) to obtain a structure uniform, then it was forged. Forged products have been slowly cooled in the oven. They have been standardized in order to put in solution the carbides, to homogenize the austenitic structure and to refine the grain.
Bars from this ingot were austenitized at 940 C, soaked in oil, then returned to a temperature of 650 C.
The mechanical characteristics obtained are indicated in the following table:

Rm RpO, 2A5d Z HVao KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J / cm ') (J) 1233 1152 16.5 69 409 95 81 Samples were nitrided at 520 ° C. for 100 hours. The profile of hardness obtained is presented in FIG. 1, as well as that obtained for a same cycle with a 32CrMoV13 steel.
This profile shows that the steel according to the present invention has 6 for the same nitriding cycle, a superficial hardness equivalent to that of 32CrMoV13 steel and a clear nitride depth higher.

Example 2 A 35 kg ingot was developed in the chemical composition indicated in percent by weight below, in accordance with the indications of the present invention:
C 0.35%
If 0.05%
Mn 0.28%
Cr 1.21%
Neither 0.50%
Mo 1.01%
V 0.25%
IA 0.18%
the rest being essentially iron and residual impurities.
This iingot was developed by arc fusion, it was then homogenized at high temperature (1100 C) to obtain a structure uniform, then it was forged. Forged products have been slowly cooled in the oven. They have been standardized in order to put in solution the carbides, to homogenize the austenitic structure and to refine the grain.
Bars from this ingot were austenitized at 940 C, soaked in oil, then returned to a temperature of 650 C.
The mechanical characteristics obtained are indicated in the following table:

Rm RpO, 2 Aaa HV6o KCU KV

(MPa) (MPa) (%) (%) (J / crn =) (J) 1305 1238 15.0 63 404 86 69 Samples were nitrided at 520 ° C. for 100 hours. The profile of hardness obtained is presented in FIG. 2, as well as that obtained for a same cycle with a 32CrMoV13 steel.
This profile shows that the steel according to the present invention has for the same nitriding cycle, a superficial hardness equivalent to that of 32CrMoV13 steel and a clear nitride depth higher.
Example 3 A 35 kg ingot was developed in the chemical composition indicated in percent by weight below, in accordance with the indications of the present invention:
C 0.35%
If 0.06%
Mn 0.69%
Cr 1.20%
Neither 0.50%
Mo 1.21%
V 0.35%
Al 0.30%
the rest being essentially iron and residual impurities.
This ingot was made by arc fusion, it was then homogenized at high temperature (1100 C) to obtain a structure uniform, then it was forged. Forged products have been slowly cooled in the oven. ! is have been standardized in order to put in solution the carbides, to homogenize the austenitic structure and to refine the grain.
Bars from this ingot were austenitized at 940 C, soaked in oil, then returned to a temperature of 650 C.
s The mechanical characteristics obtained are indicated in the following table:

Rm RpO, 2 Asa Z HVw KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J / cm 2) (J) 1296 1234 15.5 62 416 79 69 Samples were nitrided at 520 ° C. for 100 hours. The profile of ~ Hardness obtained is shown in Figure 3, as well as that obtained for a same cycle with a 32CrMoV13 steel.
This profile shows that the steel according to the present invention has for the same nitriding cycle, a superficial hardness equivalent to that of 32CrMoVI3 steel and a clear nitride depth 15 superior.

Example 4 A 35 kg ingot was developed in the chemical composition Given in percent by weight below, in accordance with indications of the present invention:
C 0.40%
If 0.06%
Mn 0.70%
25 Cr 1.19%
Neither 1.00%
Mo 1.31%

V 0.35%
AI 0.32%
the rest being essentially iron and residual impurities.
This ingot was made by arc fusion, it was then homogenized at high temperature (1100 C) to obtain a structure uniform, then it was forged. Forged products have been slowly cooled in the oven. They have been standardized in order to put in solution the carbides, to homogenize the austenitic structure and to refine the grain.
Bars from this ingot were austenitized at 940 C, soaked in oil, then returned to a temperature of 650 C.
The mechanical characteristics obtained are indicated in the following table:

Rm RpO, 2 Aad Z HVw KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J / cm ") (J) 1305 1245 13.5 46 406 66 60 Samples were nitrided at 520 ° C. for 100 hours. The profile of hardness obtained is presented in FIG. 4, as well as that obtained for a same cycle with a 32CrMoV13 steel.
This profile shows that the steel according to the present invention has for the same nitriding cycle, a superficial hardness equivalent to that of 32CrMoV13 steel and a clear nitride depth higher.

Example 5 A 35 kg ingot was developed in the chemical composition indicated in percent by weight below, in accordance with the indications of the present invention:

C 0.38%
If 0.06%
Mn 0.31%
Cr 1.06%
6 Neither 0.99%
Mo 1.50%
V 0.25%
IA 0.16%
the rest being essentially iron and residual impurities.
This ingot was made by arc fusion, it was then homogenized at high temperature (1100 C) to obtain a structure uniform, then it was forged. Forged products have been slowly cooled in the oven. They have been standardized in order to put in solution the carbides, to homogenize the austenitic structure and to refine the grain.
Bars from this ingot were austenitized at 940 C, soaked in oil, then returned to a temperature of 650 C.
The mechanical characteristics obtained are indicated in the following table:

Rm RpO, 2 AS, Z HVw KCU KV
(MPa) (MPa) (0/0) (%) (JlcmZ) (J) 1311 1251 15.5 61 416 97 77 Samples were nitrided at 520 ° C. for 100 hours. The profile of hardness obtained is presented in FIG. 5, as well as that obtained for a same cycle with a 32CrMoV13 steel.
This profile shows that the steel according to the present invention has for the same nitriding cycle, a superficial hardness equivalent to that of 32CrMoV13 steel and a clear nitride depth higher.

Example 6 A 35 kg ingot was developed in the chemical composition 5 indicated in percentage. by weight below, in accordance with the indications of the present invention:
C 0.35%
If 0.06%
Mn 0.64%

10 Cr 1,38%
Ni 0,51%
Mo 1,20%
V 0,34%
AI 0,09%
15 le reste étant constitué essentiellement de fer et d'impuretés résiduelles.
Ce lingot a été élaboré par fusion à l'arc, il a ensuite été
homogénéisé à haute température (1100 C) pour obtenir une structure uniforme, puis il a été forgé. Les produits forgés ont été refroidis lentement au four. Ils ont été normalisés afin de mettre en solution les carbures, d'homogénéiser la structure austénitique et d'affiner le grain.
Des barres issues de ce lingot ont été austénitisées à 940 C, trempées à l'huile, puis revenues à une température de 650 C.
Les caractéristiques mécaniques obtenues sont indiquées dans le tableau suivant :

Rm RpO,2 Asd Z HVso KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J/cm=) (J) 1253 1184 15,5 66 408 100 87 Des échantillons ont été nitrurés à 520 C durant 100 h. Le profil de dureté obtenu est présenté en figure 6, ainsi que celui obtenu pour un même cycle avec un acier 32CrMoV13.
Ce profil montre que l'acier selon la présente invention présente, pour un même cycle de nitruration, une dureté superficielle équivalente à
celle de l'acier 32CrMoV13 et une profondeur nitrurée nettement supérieure.

Exemple n 7 Un lingot de 35 kg a été élaboré dans la composition chimique indiquée en pourcentage en poids ci-dessous, conformément aux indications de la présente invention :
C 0,32%
Si 0,05%
Mn 0,90%
Cr 1,33%
Ni 0,77%
Mo 1,12%
V 0,27%
AI 0,19%
le reste étant constitué essentiellement de fer et d'impuretés résiduelles.
Ce lingot a été élaboré par fusion à l'arc, il a ensuite été
homogénéisé à haute température (1100 C) pour obtenir une structure uniforme, puis il a été forgé. Les produits forgés ont été refroidis lentement au four. Ils ont été normalisés afin de mettre en solution les carbures, d'homogénéiser la structure austénitique et d'affiner le grain.
Des barres issues de ce lingot ont été austénitisées à 940 C, trempées à l'huile, puis revenues à une température de 650 C.
Les caractéristiques mécaniques obtenues sont indiquées dans le tableau suivant :

Rm RpO,2 A5d Z HVBo KCU KV

(MPa) (MPa) M ( r6) (J/cm2) (J) 1234 1161 15,0 65 402 103 103 Des échantillons ont été nitrurés à 520 C durant 100 h. Le profil de dureté obtenu est présenté en figure 7, ainsi que celui obtenu pour un même cycle avec un acier 32CrMoV13.
Ce profil montre que l'acier selon la présente invention présente, pour un même cycle de nitruration, une dureté superficielle équivalente à
celle de l'acier 32CrMoV13 et une profondeur nitrurée nettement supérieure.

Exemple n 8 Un lingot de 35 kg a été élaboré dans la composition chimique indiquée en pourcentage en poids ci-dessous, conformément aux indications de la présente invention :
C 0,31%
Si 0,27%
Mn 0,91%
Cr 1,34%
Ni 1,04%
Mo 1,17%
V 0,23%
AI 0,30%
le reste étant constitué essentiellement de fer et d'impuretés résiduelles.
Ce lingot a été élaboré par fusion à l'arc, il a ensuite été
homogénéisé à haute température (1100 C) pour obtenir une structure uniforme, puis il a été forgé. Les produits forgés ont été refroidis lentement au four. Ils ont été normalisés afin de mettre en solution les carbures, d'homogénéiser la structure austénitique et d'affiner le grain.
Des barres issues de ce lingot ont été austénitisées à 940 C, trempées à l'huile, puis revenues à une température de 650 C.
Les caractéristiques mécaniques obtenues sont indiquées dans le tableau suivant :

Rm RpO,2 Asa Z HVso KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J/cm2) (J) 1289 1197 14,0 62 401 92 87 Des échantillons ont été nitrurés à 520 C durant 100 h. Le profil de dureté obtenu est présenté en figure 8, ainsi que celui obtenu pour un même cycle avec un acier 32CrMoV13.
Ce profil montre que l'acier selon la présente invention présente, pour un même cycle de nitruration, une dureté superficielle équivalente à
celle de l'acier 32CrMoV13 et une profondeur nitrurée nettement supérieure.

Exemple n 9 Un lingot de 1000 kg a été élaboré dans fa composition chimique indiquée en pourcentage en poids ci-dessous, conformément aux indications de la présente invention :
C 0,32%
Si 0,03%
Mn 0,86%
Cr 1,35%
Ni 0,78%
Mo 1,15%
V 0,28%

AI 0,19%
le reste étant constitué essentiellement de fer et d'impuretés résiduelles.
Ce lingot a été obtenu par fusion sous vide puis refusion par électrode consommable, il a ensuite été réchauffé à haute température (1100 C) afin d'homogénéiser la structure puis il a été laminé pour aboutir à des barres cylindriques de diamètre 100 mm. Ces barres ont subi un traitement de normalisation afin de mettre en solution les carbures, homogénéiser la structure austénitique et affiner la taille de grain.
Des échantillons prélevés dans ces barres ont été austénitisés à
940 C, trempés à l'huile et revenus à 650 C.
Une partie des échantillons a été utilisée pour déterminer les caractéristiques mécaniques à l'état trempé revenu. Les résultats obtenus sont indiqués dans les tableaux suivants :

Rm RpO,2 Asd Z i{V6o KCU KV KQ*
(MPa) (MPa) (%) (%) (J/cros) (J) (MPa~m) 1270 1194 16,0 66 414 93 87 115 * valeur obtenue sur éprouvettes type CT 25 suivant la norme ASTM
E 399-90.

Température d'essai ( C) - 80 - 40 - 20 20 80 KV (J) 30 63 78 87 106 Le reste des échantillons a été nitruré en appliquant un cycle de 100 h à 520 C. Parmi ces échantillons certains ont été protégés de la nitruration afin de déterminer l'évolution des caractéristiques mécaniques du coeur. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant :

Rm RpO,2 /4sd Z HVw KCU KV

(MPa) (MPa) (%) (%) (J/cros) (J) 1262 1141 15,0 64 404 89 79 La figure 9 permet par ailleurs de comparer les profils de dureté
obtenus après nitruration avec cet acier et avec un acier 32CrMoV13.
Enfin, la limite d'endurance en flexion rotative à 2.10' cycles a été
s déterminée suivant la norme NFA 03-102, en utilisant des éprouvettes ayant un facteur de concentration de contrainte Kt = 1,035. Deux cas ont été étudiés, l'acier à l'état trempé et revenu, ainsi que l'acier à l'état trempé, revenu et nitruré tel que décrit précédemment. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau suivant et comparés aux meilleures valeurs 10 connues pour l'acier 32CrMoV13 :

Etat Limite d'endurance (MPa) des éprouvettes Invention 32CrMoV13 Trempé revenu 813 822 Trempé revenu nitruré 1336 1204 Profondeur de nitruration 15 La profondeur du gradient de dureté permet de mesurer la performance d'un acier selon l'invention en terme de cinétique de nitruration. Cette profondeur est conventionnellement définie en Europe en mesurant la profondeur à laquelle la dureté est égale à celle du coeur +
100 HV (dureté Vickers).

Aux Etats-Unis, la convention est de définir la profondeur à laquelle la dureté est égale à 50 HRC (soit 513 HV, valeur obtenue par conversion suivant la norme ASTM E140).
Les profondeurs obtenues pour chacun des 9 exemples précédents suivant ces deux conventions sont rassemblées dans le tableau suivant :
Profondeur définie à Profondeur définie à
Exemples Dureté HVcoeur +100 50 HRC (513 HV) (mm) (mm) 32CrMoV13 Invention 32CrMoV13 Invention 1 0,57 0,68 0,56 0,67 2 0,57 0,67 0,56 0,67 3 0,57 0,68 0,56 0,72 4 0,57 0,73 0,56 0,74 5 0,57 0,60 0,56 0,65 6 0,57 0,62 0,56 0,63 7 0,57 0,67 0,56 0,71 8 0,57 0,72 0,56 0,80 9 0,57 0,73 0,56 0,80 Ces différents résultats montrent bien que l'acier selon l'invention, une fois trempé et revenu, présente un excellent compromis entre résistance mécanique à la traction, résilience et ténacité de la sous-couche. En outre, il présente, après nitruration, un excellent compromis entre la dureté superficielle, la profondeur de nitruration et la durée du cycle de nitruration.
Les pièces fabriquées à l'aide de l'acier selon l'invention peuvent être, notamment, des barres, des tôles, des ébauches forgées ou matricées, des tubes ou des fils.
Il va de soi que les formes de réalisation de l'invention qui ont été
décrites ci-dessus ont été données à titre purement indicatif et nullement limitatif, et que l'on peut y apporter de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 10 Cr 1.38%
Neither 0.51%
Mo 1.20%
V 0.34%
AI 0.09%
The remainder consisting essentially of iron and residual impurities.
This ingot was made by arc fusion, it was then homogenized at high temperature (1100 C) to obtain a structure uniform, then it was forged. Forged products have been slowly cooled in the oven. They have been standardized in order to put in solution the carbides, to homogenize the austenitic structure and to refine the grain.
Bars from this ingot were austenitized at 940 C, soaked in oil, then returned to a temperature of 650 C.
The mechanical characteristics obtained are indicated in the following table:

Rm Rpo, 2 Asd Z HVso KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J / cm =) (J) 1253 1184 15.5 66 408 100 87 Samples were nitrided at 520 ° C. for 100 hours. The profile of hardness obtained is presented in FIG. 6, as well as that obtained for a same cycle with a 32CrMoV13 steel.
This profile shows that the steel according to the present invention has for the same nitriding cycle, a superficial hardness equivalent to that of 32CrMoV13 steel and a clear nitride depth higher.

Example 7 A 35 kg ingot was developed in the chemical composition indicated in percent by weight below, in accordance with the indications of the present invention:
C 0.32%
If 0.05%
Mn 0.90%
Cr 1.33%
Neither 0.77%
Mo 1.12%
V 0.27%
IA 0.19%
the rest being essentially iron and residual impurities.
This ingot was made by arc fusion, it was then homogenized at high temperature (1100 C) to obtain a structure uniform, then it was forged. Forged products have been slowly cooled in the oven. They have been standardized in order to put in solution the carbides, to homogenize the austenitic structure and to refine the grain.
Bars from this ingot were austenitized at 940 C, soaked in oil, then returned to a temperature of 650 C.
The mechanical characteristics obtained are indicated in the following table:

Rm Rpo, 2 A5d Z HVBo KCU KV

(MPa) (MPa) M (r6) (J / cm2) (J) 1234 1161 15.0 65 402 103 103 Samples were nitrided at 520 ° C. for 100 hours. The profile of hardness obtained is presented in FIG. 7, as well as that obtained for a same cycle with a 32CrMoV13 steel.
This profile shows that the steel according to the present invention has for the same nitriding cycle, a superficial hardness equivalent to that of 32CrMoV13 steel and a clear nitride depth higher.

Example 8 A 35 kg ingot was developed in the chemical composition indicated in percent by weight below, in accordance with the indications of the present invention:
C 0.31%
If 0.27%
Mn 0.91%
Cr 1.34%
Nor 1.04%
Mo 1.17%
V 0.23%
AI 0.30%
the rest being essentially iron and residual impurities.
This ingot was made by arc fusion, it was then homogenized at high temperature (1100 C) to obtain a structure uniform, then it was forged. Forged products have been slowly cooled in the oven. They have been standardized in order to put in solution the carbides, to homogenize the austenitic structure and to refine the grain.
Bars from this ingot were austenitized at 940 C, soaked in oil, then returned to a temperature of 650 C.
The mechanical characteristics obtained are indicated in the following table:

Rm Rpo, 2 Asa Z HVso KCU KV
(MPa) (MPa) (%) (%) (J / cm 2) (J) 1289 1197 14.0 62 401 92 87 Samples were nitrided at 520 ° C. for 100 hours. The profile of hardness obtained is presented in FIG. 8, as well as that obtained for a same cycle with a 32CrMoV13 steel.
This profile shows that the steel according to the present invention has for the same nitriding cycle, a superficial hardness equivalent to that of 32CrMoV13 steel and a clear nitride depth higher.

Example 9 An ingot of 1000 kg has been developed in the chemical composition indicated in percent by weight below, in accordance with the indications of the present invention:
C 0.32%
If 0.03%
Mn 0.86%
Cr 1.35%
Neither 0.78%
Mo 1.15%
V 0.28%

IA 0.19%
the rest being essentially iron and residual impurities.
This ingot was obtained by vacuum melting then remelting by consumable electrode, it was then warmed to high temperature (1100 C) to homogenize the structure then it was rolled to finish to cylindrical bars with a diameter of 100 mm. These bars have undergone a standardization treatment in order to dissolve the carbides, homogenize the austenitic structure and refine the grain size.
Samples taken from these bars were austenitized at 940 C, oil quenched and returned at 650 C.
Part of the samples were used to determine the mechanical characteristics in the quenched tempering state. The obtained results are shown in the following tables:

Rm RpO, 2 Asd Z i {V6o KCU KV KQ *
(MPa) (MPa) (%) (%) (J / cros) (J) (MPa ~ m) 1270 1194 16.0 66 414 93 87 115 * value obtained on CT 25 specimens according to ASTM standard E 399-90.

Test temperature (C) - 80 - 40 - 20 20 80 KV (J) 30 63 78 87 106 The rest of the samples were nitrided by applying a cycle of 100 h at 520 C. Among these samples some were protected from the nitriding to determine the evolution of mechanical characteristics of the heart. The results obtained are presented in the following table:

Rm RpO, 2 / 4sd Z HVw KCU KV

(MPa) (MPa) (%) (%) (J / cros) (J) 1262 1141 15.0 64 404 89 79 FIG. 9 also makes it possible to compare the hardness profiles obtained after nitriding with this steel and with a 32CrMoV13 steel.
Finally, the endurance limit in rotational bending at 2.10 'cycles was s determined according to NFA 03-102, using specimens having a stress concentration factor Kt = 1.035. Two cases steel, in the tempered and tempered state, as well as steel in the state dipping, and nitride as previously described. The results obtained are indicated in the following table and compared to the best values Known for 32CrMoV13 steel:

State Limit of Endurance (MPa) specimens Invention 32CrMoV13 Hardened income 813 822 Quenched nitrided income 1336 1204 Depth of nitriding The depth of the hardness gradient makes it possible to measure the performance of a steel according to the invention in terms of the kinetics of nitriding. This depth is conventionally defined in Europe in measuring the depth at which the hardness is equal to that of the heart +
100 HV (Vickers hardness).

In the United States, the convention is to define the depth to which the hardness is equal to 50 HRC (ie 513 HV, value obtained by conversion according to ASTM E140).
Depths obtained for each of the 9 previous examples following these two conventions are collated in the following table:
Depth set to Depth set to Examples Hardness HVotor +100 50 HRC (513 HV) (mm) (mm) 32CrMoV13 Invention 32CrMoV13 Invention 1 0.57 0.68 0.56 0.67 2 0.57 0.67 0.56 0.67 3 0.57 0.68 0.56 0.72 0.47 0.73 0.56 0.74 0.57 0.60 0.56 0.65 6 0.57 0.62 0.56 0.63 7 0.57 0.67 0.56 0.71 8 0.57 0.72 0.56 0.80 9 0.57 0.73 0.56 0.80 These various results clearly show that the steel according to the invention, once tempered and returned, presents an excellent compromise between mechanical tensile strength, resilience and toughness of the sub-layer. In addition, it presents, after nitriding, an excellent compromise between the surface hardness, the depth of nitriding and the duration of the nitriding cycle.
Parts made with the steel of the invention may be, in particular, bars, sheets, forged blanks or stamped, tubes or wires.
It goes without saying that the embodiments of the invention which have been described above were given for information only and in no way limiting, and that many changes can be made without as far out of the scope of the invention.

Claims

1. Chemical composition of nitriding steel, comprising, expressed as% by weight, 0.25 to 0.37% C; 1.1 to 1.8% Cr; 0.8 to 1.5% of Mo; 0.1 to 0.3% Al; 0.2 to 1.1% Mn; 0.5 to 1.3% Ni; 0.1 to 0.4% of V;
and at most 0.35% Si, the balance being iron and impurities residuals, the contents of this composition in Cr, Mo, V and Al, expressed in % by weight, satisfying the following relationship: 4 <= 3Cr + Mo + V + 2Al <= 8.

2. The chemical composition of nitriding steel according to the claim 1, resulting in a nitrided layer of at least 0.6 mm by a method comprising the steps of:
(i) a heat treatment for use comprising a quenching from an austenitisation temperature in the range of 900-1000 ° C, followed by an income at a temperature of 550-750 ° C; and (ii) a nitriding treatment, at a temperature between 450 and 600 ° C for not more than 200 hours;
by which are obtained simultaneously improved properties including resistance to fatigue or endurance limit of 1336 MPa, KV toughness properties of at least 60 J and a resistance level maximum tensile strength Rm of the order of 900 to 1500 MPa.

3. Process for manufacturing treated and nitrided parts, comprising the following steps:
a) constitution of a charge for obtaining a composition determined chemical composition, expressed in% by weight, 0.25 to 0.37% of VS; 1.1 to 1.8% Cr; 0.8 to 1.5% Mo; 0.1 to 0.3% Al; 0.2 to 1.1% Mn;
0.5 to 1.3% Ni; 0.1 to 0.4% of V and at most 0.35% of Si, the complement consisting of iron and residual impurities, the contents of this composition in Cr, Mo, V and Al, expressed in% by weight, satisfying the following relation: 4 <= 3Cr + Mo + V + 2Al <= 8;
b) elaboration of said charge in an optionally arc furnace followed by reflow by consumable electrode;
c) reheating and hot transformation of the ingot;
d) homogenizing heat treatment of the structure and grain refinement;
e) heat treatment for use; and f) nitriding.

4. The process according to claim 3, wherein the elaboration in an arc furnace of step b) is carried out under reduced pressure.

The process according to claim 3, wherein the temperature an income from step e) is at least 30 ° C above nitriding temperature of step f).

6. The process according to any one of claims 3 to 5, wherein the chemical composition of step a) further comprises at most 0.015% by weight of S and 0.020% by weight of P.

7. The process according to any one of claims 3 to 6, wherein the chemical composition of step a) further comprises at most 0.1% by weight of each element Ca, Ce, Nb, Ti, Zr.

8. The process according to any one of claims 3 to 7, in which the chemical composition expressed in% by weight is constituted by C 0.32%, Si 0.04%, Mn 0.86%, Cr 1.35%, Ni 0.78%, Mo 1.15% and V
0.28%, the balance consisting of iron and residual impurities.

9. Parts, bars, plates, forged or forged blanks, tubes and steel wire, made of a nitriding alloy, comprising, cast in % by weight, 0.25 to 0.37% C; 1.1 to 1.8% Cr; 0.8 to 1.5% Mo; 0.1 to 0.3% AI; 0.2 to 1.1% Mn; 0.5 to 1.3% Ni; 0.1 to 0.4% of V and at most 0.35% Si, the balance being iron and residual impurities, the contents of this composition in Cr, Mo, V and Al, expressed in% in weight, satisfying the following relation: 4 <= 3Cr + Mo + V + 2Al <= 8; said parts having a maximum tensile strength level Rm of the order of 900 to 1500 MPa.

10. Parts according to claim 9, having properties of KV tenacity of at least 60 J.