EP2449143B1 - Traitement cryogenique d'un acier martensitique a durcissement mixte - Google Patents
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- EP2449143B1 EP2449143B1 EP10742187.7A EP10742187A EP2449143B1 EP 2449143 B1 EP2449143 B1 EP 2449143B1 EP 10742187 A EP10742187 A EP 10742187A EP 2449143 B1 EP2449143 B1 EP 2449143B1
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Definitions
- composition of such a steel is given in the document FR 2,885,142 as follows (percentages by weight): 0.18 to 0.3% C, 5 to 7% Co, 2 to 5% Cr, 1 to 2% AI, 1 to 4% Mo + W / 2, traces at 0.3% of V, traces at 0.1% of Nb, traces at 50 ppm of B, 10.5 at 15% of Ni with Ni ⁇ 7 + 3.5 Al, traces at 0.4 % Si, traces at 0.4% Mn, traces at 500 ppm Ca, traces at 500 ppm rare earth, traces at 500 ppm Ti, traces at 50 ppm O (elaboration from liquid metal) or at 200 ppm O (elaboration by powder metallurgy), traces at 100 ppm N, traces at 50 ppm S, traces at 1% Cu, traces at 200 ppm P, the rest being Fe.
- This steel has a very high mechanical strength (breaking load ranging from 2000 to 2500 MPa) and at the same time a very good resilience (180 ⁇ 10 3 J / m 2 ) and toughness (40 to 60 40 at 60 MPa ⁇ m , ), and good fatigue resistance.
- the purpose of placing such steels in a cryogenic enclosure is to minimize the remaining austenite content in the steel, that is to say to optimize the transformation of austenite to martensite in steel. Indeed, the strength properties of steel increase inversely to its austenite content.
- the temperature Mf at the end of the martensitic transformation is between -30 ° C. and -40 ° C., estimated under conditions of thermodynamic equilibrium. To ensure optimal transformation of the austenite martensite, it is generally considered that the temperature in the cryogenic chamber must be slightly below the temperature Mf.
- the temperature in the cryogenic chamber must be less than -40 ° C, and that the optimum martensite transformation is performed when the hottest steel have reached this temperature. The steel is then removed from the cryogenic enclosure.
- the present invention aims to remedy these disadvantages.
- the aim of the invention is to propose a process for treating this type of steel which makes it possible to reduce the dispersions in its mechanical properties, which gives dispersions which follow normal statistical laws, and which on average increases these mechanical properties.
- This object is achieved by a process according to claim 1, in which, in particular, the temperature T 1 is substantially lower than the martensitic transformation temperature M f, and the holding time t of said steel in said cryogenic environment at a temperature T 1 from the moment when the hottest part of the steel reaches a temperature below the martensitic transformation temperature Mf, is at least equal to a non-zero time t 1 .
- the steel is placed in the cryogenic environment less than 70 hours after the temperature at the surface of the part during its cooling in step (b) reaches the temperature of 80 ° C.
- the maximum conversion rate of austenite to martensite that can be achieved in steel by placing it in a cryogenic environment is as high as possible.
- a steel object of the present application is subjected to the following treatment with the aim of minimizing its residual austenite content: the steel is heated and kept above its austenization temperature until its temperature is substantially homogeneous, the steel is then cooled to about room temperature, then the steel is placed and maintained in a chamber where there is a cryogenic temperature.
- the inventors have carried out tests on such steels having undergone the above treatment. These steels have the following composition: 0.18 to 0.3% C, 5 to 7% Co, 2 to 5% Cr, 1 to 2% Al, 1 to 4% Mo + W / 2 , traces at 0.3% of V, traces at 0.1% of Nb, traces at 50 ppm of B, 10.5 at 15% of Ni with Ni ⁇ 7 + 3.5 Al, traces at 0.4% of Si, traces at 0.4% Mn, traces at 500 ppm of Ca, traces at 500 ppm of rare earths, traces at 500 ppm of Ti, traces at 50 ppm O (elaboration from liquid metal) or at 200 ppm O (elaboration by metallurgy of the powders), traces at 100 ppm of N, traces at 50 ppm of S, traces at 1% Cu, traces at 200 ppm P, the remainder being Fe.
- These steels more particularly have the following composition: 0.200% to 0.250% C, 12.00% to 14.00% Ni, 5.00% to 7.00% in Co, 2.5% to 4.00% in Cr, 1.30 to 1.70% in Al, 1.00 to 2.00% in Mo.
- the figure 2 shows, according to the results of these tests, the variation of the austenite rate remaining in a steel as a function of the temperature T 1 in the cryogenic enclosure for different durations t 1 , where t 1 is the duration during which this steel is maintained in this cryogenic chamber after the hottest part of the steel reaches a temperature below the martensitic transformation temperature Mf.
- the temperature of the enclosure is equal to or lower than about -71 ° C and -67 ° C, respectively, so that the residual austenite level is minimal.
- the first derivative of the function f with respect to t, f '(t), is positive, and the second derivative of f with respect to t, f "(t), is negative.
- This curve is valid for all the steels of this family and is translated in the vertical direction (variation in temperature) according to the chemical composition of the steel.
- the horizontal asymptote of this equation (the temperature T 1 for which an infinite holding time t 1 is necessary, that is to say the highest possible temperature for the enclosure) is a function of the chemical composition of the equation.
- This composition has a direct influence on the martensitic transformation end point Ms and the end time Mf. For the present steel, this temperature is approximately equal to -40 ° C.
- the minimum holding time t 1 necessary is approximately equal to 1 hour, and is substantially constant for all the steels of this family. Table 1 Time t 1 (hours) Temperature T 1 (° C) 2 -90 5 -70 8 -68
- these temperatures T 1 are well below the temperature of -40 ° C, which is commonly accepted as permitting an optimal transformation of the austenite to martensite, and that the holding time t 1 is not zero.
- the inventors show that it is not sufficient that the hottest parts of the steel have reached the temperature Mf (or a slightly lower temperature) so that the transformation into martensite in these parts is optimal, but it is necessary in addition that these hottest parts are maintained in the cryogenic chamber (where a temperature T 1 prevails) after they reach a temperature below the Martensitic transformation temperature Mf for a period at least equal to t 1 .
- the figure 3 shows, according to other results of tests carried out by the inventors, the variation of the hardness in such a steel as a function of the temperature T 1 in the cryogenic chamber for different durations t 1 , where t 1 is the duration during which this steel is maintained in this cryogenic chamber after the hottest part of the steel reaches a temperature below the martensitic transformation temperature Mf.
- the austenite content in the steel is minimized, and consequently the mechanical properties of the steel are increased on average.
- the minimum austenite content in a region of a steel workpiece is reached only when this region has reached a temperature below the temperature Mf and is maintained there long enough, as shown by the curve of the figure 1 .
- the steel is kept in the cryogenic enclosure long enough after the hottest part of the steel reaches a temperature below the martensitic transformation temperature Mf, which ensures a transformation. optimal martensite of this part.
- the method according to the invention which makes it possible to obtain a residual level of austenite in steel which is homogeneous and minimum, the dispersion of the values of the mechanical properties is minimized, as found by the inventors .
- the average hardness of the treated steel is 560 Hv with statistically a minimum at 535 Hv and a maximum at 579 Hv.
- the average hardness of the treated steel is 575 Hv with statistically a minimum at 570Hv and a maximum at 579 Hv.
- step (b) Before placing it in the cryogenic enclosure, the steel undergoes, in step (b), a quenching in a fluid (a medium) in order to cool the steel to ambient temperature.
- a fluid a medium
- this fluid has a drasticity at least equal to that of air.
- this fluid is air.
- the drasticity of a quenching medium is understood to mean the capacity of this medium to absorb the calories in the layers closest to the part which is immersed therein and to diffuse them into the rest of the medium. This capacity conditions the rate of cooling of the surface of the room immersed in this medium.
- the figure 4 shows the results of these tests.
- the steel is placed in the cryogenic environment (enclosure) 70 hours or less after the temperature at the surface of the workpiece during its cooling in step (b) reaches the temperature of 80 ° C, then the residual austenite content in the steel can reach its minimum after maintenance in the cryogenic chamber according to the conditions of the invention.
- the steel is placed in the cryogenic environment more than 70 hours after this moment, then the residual content in austenite can not reach its minimum, regardless of the subsequent duration of maintenance and the temperature in the cryogenic chamber.
- the minimum of the residual austenite content is of the order of 2.5% for the grade of steel tested during the tests. More generally, for the type of steel according to the invention, the minimum of the residual austenite content is less than 3%.
- time t 1 For other families of steel, the minimum values of time t 1 vary.
- the time t 1 may be greater than 2 hours, or greater than 3 hours, or greater than 4 hours.
- the temperature T 1 below which the temperature of the chamber must be is, for example, equal to -50 ° C., or -60 ° C., or -70 ° C.
- the invention also relates to a piece made of a steel obtained according to a process according to the invention, the residual austenite content in this steel being less than 3%.
- this part is a turbomachine shaft.
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Description
- La présente invention concerne un procédé de traitement d'un acier martensitique qui comporte des teneurs en autres métaux telles qu'il est apte à être durci par une précipitation de composés intermétalliques et de carbures, avec une teneur en Al comprise entre 0,4% et 3%, et qui présente une température Mf de fin de transformation martensitique inférieure à 0°C, ce procédé de traitement thermique comportant les étapes suivantes :
- (a) on chauffe la totalité de l'acier au dessus de sa température d'austénisation AC3,
- (b) on refroidit ledit acier jusqu'à environ la température ambiante,
- (c) on place ledit acier dans une ambiance cryogénique.
- Pour certaines applications, notamment pour des arbres de transmission de turbomachines, il est nécessaire d'utiliser de tels aciers, qui possèdent une très haute résistance mécanique (limite élastique et charge à rupture) jusqu'à 400°C et en même temps une bonne résistance à la rupture fragile (ténacité et ductilité élevées). Ces aciers possèdent une bonne tenue en fatigue.
- La composition d'un tel acier est donnée dans le document
FR 2,885,142 -
- Ces propriétés mécaniques sont obtenues grâce aux traitements thermiques auquel cet acier est soumis. En particulier, l'acier est soumis au traitement suivant : l'acier est chauffé et maintenu au dessus de sa température d'austénisation AC3 jusqu'à ce que sa température soit sensiblement homogène, l'acier est ensuite refroidi jusqu'à environ la température ambiante, puis l'acier est placé et maintenu dans une enceinte où règne une température cryogénique. On entend par "cryogénique" des températures inférieures à 0°C.
- Le placement de tels aciers en enceinte cryogénique a pour objet de minimiser la teneur en austénite restante dans l'acier, c'est-à-dire optimiser la transformation d'austénite en martensite dans l'acier. En effet, les propriétés de résistance mécanique de l'acier augmentent inversement à sa teneur en austénite. Pour les aciers objets de la présente demande, la température Mf de fin de transformation martensitique est comprise entre - 30°C et - 40°C estimé dans des conditions d'équilibre thermodynamique. Pour assurer une transformation optimale de l'austénite en martensite, il est en général considéré que la température dans l'enceinte cryogénique doit donc être légèrement en dessous de la température Mf. Ainsi, étant donné le caractère athermique de la transformation de l'austénite en martensite, il est admis que la température dans l'enceinte cryogénique doit être inférieure à - 40°C, et que la transformation optimale en martensite est réalisée lorsque les parties les plus chaudes de l'acier ont atteint cette température. L'acier est alors retiré de l'enceinte cryogénique.
- Cependant, les résultats d'essais mécaniques de dureté et en traction réalisés sur cet acier après un tel traitement cryogénique montrent une grande dispersion dans les propriétés mécaniques de l'acier, ce qui est indésirable. De plus, ces résultats ne suivent pas une loi statistique normale au regard des paramètres du traitement cryogénique, à l'inverse les résultats se distribuent suivant une somme d'une multitude de lois normales en fonction des conditions de traitement thermique et en particulier de passage en milieu cryogéniques. Ce comportement multimodal accentue d'autant plus la dispersion calculée (lorsqu'on englobe tous ces résultats dans une même famille) et fait baisser la valeur de la moyenne. Les minima (calculés à trois écart-types en dessous de la moyenne) des courbes de dimensionnement sont alors encore plus abaissés.
- La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
- L'invention vise à proposer un procédé de traitement de ce type d'acier qui permette de réduire les dispersions dans ses propriétés mécaniques, qui donne des dispersions qui suivent des lois statistiques normales, et qui augmente en moyenne ces propriétés mécaniques.
- Ce but est atteint grâce à un procédé selon la revendication 1, dans lequel, en particulier, la température T1 est sensiblement inférieure à la température de transformation martensitique Mf, et le temps de maintien t dudit acier dans ladite ambiance cryogénique à une température T1 depuis le moment où la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf, est au moins égal à un temps t1 non-nul.
- Grâce à ces dispositions, toute l'austénite qui peut potentiellement se transformer en martensite dans l'acier tel qu'il est introduit dans l'ambiance cryogénique, se transforme de façon optimale. Une transformation optimale signifie que la teneur restante en austénite dans l'acier est minimale dans tout l'acier. La dispersion dans les valeurs des propriétés mécaniques est donc diminuée, puisque la teneur en austénite est homogène dans tout l'acier. De plus, ces valeurs sont en moyenne augmentées, puisque la teneur en austénite dans l'acier est minimisée.
-
- Avantageusement, l'acier est placé dans l'ambiance cryogénique moins de 70 heures après le moment où la température à la surface de la pièce durant son refroidissement à l'étape (b) atteint la température de 80°C.
- Ainsi, le taux de transformation maximal d'austénite en martensite qu'il est possible d'atteindre dans l'acier par son placement dans une ambiance cryogénique est le plus élevé possible.
- L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
- la
figure 1 montre la relation T1 = f(t1) entre le temps t1 pendant lequel l'acier est maintenu dans l'enceinte cryogénique après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température - inférieure à la température de transformation martensitique Mf, et la température T1 dans l'enceinte, dans le procédé selon l'invention,
- la
figure 2 montre la variation du taux d'austénite restante dans un acier en fonction de la température T1 dans l'enceinte cryogénique pour différents temps t1 pendant lequel l'acier est maintenu dans cette enceinte après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf, - la
figure 3 montre la variation de la dureté dans un acier en fonction de la température T1 dans l'enceinte cryogénique pour différents temps t1 pendant lequel l'acier est maintenu dans cette enceinte après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf, - la
figure 4 montre la variation du taux d'austénite restante dans un acier en fonction de la durée séparant la fin du refroidissement de cet acier depuis sa température d'austénisation, et le placement de cet acier dans l'enceinte cryogénique, pour différents temps t1 pendant lequel l'acier est maintenu dans cette enceinte après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf. - Comme indiqué en préambule, un acier objet de la présente demande est soumis au traitement suivant avec pour objectif de minimiser sa teneur résiduelle en austénite : l'acier est chauffé et maintenu au dessus de sa température d'austénisation jusqu'à ce que sa température soit sensiblement homogène, l'acier est ensuite refroidi jusqu'à environ la température ambiante, puis l'acier est placé et maintenu dans une enceinte où règne une température cryogénique.
- Les inventeurs ont réalisés des essais sur de tels aciers ayant subi le traitement ci-dessus. Ces aciers ont la composition suivante : 0,18 à 0,3% de C, 5 à 7% de Co, 2 à 5% de Cr, 1 à 2% d'Al, 1 à 4% de Mo+W/2, traces à 0,3% de V, traces à 0,1% de Nb, traces à 50 ppm de B, 10,5 à 15% de Ni avec Ni ≥ 7+3,5 Al, traces à 0,4% de Si, traces à 0,4% de Mn, traces à 500 ppm de Ca, traces à 500 ppm de Terres rares, traces à 500 ppm de Ti, traces à 50 ppm d'O (élaboration à partir de métal liquide) ou à 200 ppm d'O (élaboration par métallurgie des poudres), traces à 100 ppm de N, traces à 50 ppm de S, traces à 1% de Cu, traces à 200 ppm de P, le reste étant Fe. Ces aciers ont plus particulièrement la composition suivante : 0,200% à 0,250% en C, 12,00% à 14,00% en Ni, 5,00% à 7,00% en Co, 2,5% à 4,00% en Cr, 1,30 à 1,70% en Al, 1,00% à 2,00% en Mo.
- La
figure 2 montre, selon les résultats de ces essais, la variation du taux d'austénite restante dans un acier en fonction de la température T1 dans l'enceinte cryogénique pour différentes durées t1, où t1 est la durée pendant laquelle cet acier est maintenu dans cette enceinte cryogénique après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf. - Ces résultats montrent que si l'acier est maintenu dans l'enceinte pendant 2 heures après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf, il est nécessaire que la température de l'enceinte soit inférieure ou égale à - 90°C pour que le taux d'austénite résiduelle soit minimal. Au dessus de cette température, le taux d'austénite résiduelle est supérieur. En dessous de - 90°C, le taux d'austénite résiduelle reste sensiblement constant et égal à sa valeur minimale, en l'espèce environ 2,5% (mesure tenant compte de la dispersion naturelle de la mesure).
- De façon similaire, si l'acier est maintenu dans l'enceinte pendant 5 heures ou 8 heures après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf, il est nécessaire que la température de l'enceinte soit égale ou plus basse que respectivement environ - 71°C et - 67°C pour que le taux d'austénite résiduelle soit minimal.
- Les résultats montrent que dans tous les cas, le taux d'austénite résiduelle est sensiblement égal.
- Plus généralement, la teneur résiduelle en austénite est minimale et sensiblement constante lorsque le temps t1 et la température T1 se situent sous la courbe T1 = f(t1) donnée en
figure 1 . -
- La courbe T1 = f(t1) donne la température T1 (exprimée en °C) dans la chambre cryogénique où l'acier doit être maintenu pendant un temps t1 (exprimé en heures) après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf de façon que toutes les régions de l'acier soient transformées au maximum en martensite, et aient donc une teneur résiduelle en austénite minimale et homogène.
- La courbe T1 = f(t1) est obtenue par approximation statistique des résultats expérimentaux donnés dans le tableau 1 ci-dessous. Il est donc entendu que pour un temps t1 donné de maintien de l'acier dans la chambre cryogénique après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf, la température dans cette chambre doit être environ égale ou inférieure à celle donnée par la courbe T1 = f(t1). La dérivée première de la fonction f par rapport à t, f'(t), est positive, et la dérivée seconde de f par rapport à t, f"(t), est négative.
- L'allure de cette courbe est valable pour tous les aciers de cette famille et se translate dans la direction verticale (variation en température) en fonction de la composition chimique de l'acier. L'asymptote horizontale de cette équation (la température T1 pour laquelle un temps de maintien t1 infini est nécessaire, c'est-à-dire la température la plus haute possible pour l'enceinte) est fonction de la composition chimique de l'acier (cette composition influe directement sur les températures de début Ms et de fin Mf de transformation martensitique). Pour le présent acier, cette température est environ égale à - 40°C. Le temps de maintien t1 minimum nécessaire est environ égal à 1 heure, et est sensiblement constant pour tous les aciers de cette famille.
Tableau 1 Temps t1 (heures) Température T1 (°C) 2 -90 5 -70 8 -68 - On note, de façon inattendue, que ces températures T1 sont bien inférieures à la température de - 40°C communément admise comme permettant une transformation optimale de l'austénite en martensite, et que le temps de maintien t1 n'est pas nul. Ainsi, les inventeurs montrent qu'il n'est pas suffisant que les parties les plus chaudes de l'acier aient atteint la température Mf (ou une température légèrement inférieure) pour que la transformation en martensite dans ces parties soit optimale, mais il faut en plus que ces parties les plus chaudes soient maintenues dans la chambre cryogénique (où règne une température T1) après qu'elles atteignent une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf pendant une durée au moins égale à t1.
- La
figure 3 montre, selon d'autres résultats d'essais réalisés par les inventeurs, la variation de la dureté dans un tel acier en fonction de la température T1 dans l'enceinte cryogénique pour différentes durées t1, où t1 est la durée pendant laquelle cet acier est maintenu dans cette enceinte cryogénique après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf. - Ces résultats montrent que la dureté est maximale et sensiblement constante lorsque le temps t1 et la température T1 se situent sous la courbe T1 = f(t1) donnée en
figure 1 . - En comparant les courbes des
figures 2 et3 , on peut donc établir une corrélation entre le taux d'austénite résiduel dans l'acier, et la dureté de cet acier. On en conclut que plus la teneur en austénite dans l'acier est faible, plus la dureté de l'acier est élevée. Les résultats d'essais effectués par les inventeurs sur d'autres propriétés mécaniques montrent une tendance similaire, à savoir que les propriétés mécaniques augmentent quand le taux d'austénite diminue. - Grâce au procédé selon l'invention, on minimise la teneur en austénite dans l'acier, et par conséquent on augmente en moyenne les propriétés mécaniques de l'acier.
- Par ailleurs, la teneur minimale en austénite dans une région d'une pièce en acier n'est atteinte que lorsque cette région a atteint une température inférieure à la température Mf et y est maintenue suffisamment longtemps, comme le montre la courbe de la
figure 1 . - Dans le cas où, après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf, la pièce est maintenue dans l'enceinte cryogénique où règne une température T1 pendant un temps t inférieur au temps t1 satisfaisant la relation T1 = f(t1), alors certaines régions plus centrales de la pièce ne sont pas restées suffisamment longtemps en dessous de la température Mf, tandis que certaines régions situées plus en surface de la pièce sont restées suffisamment longtemps à la température Mf. Le taux résiduel d'austénite augmente donc depuis ces régions en surface vers ces régions centrales. Cette variation spatiale du taux résiduel d'austénite entraîne une dispersion des valeurs des propriétés mécaniques obtenues lors des essais.
- Or, dans le procédé selon l'invention, l'acier est maintenu dans l'enceinte cryogénique suffisamment longtemps après que la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de transformation martensitique Mf, ce qui assure une transformation optimale en martensite de cette partie. On comprend donc pourquoi, grâce au procédé selon l'invention qui permet d'obtenir un taux résiduel d'austénite dans l'acier qui soit homogène et minimum, la dispersion des valeurs des propriétés mécaniques est minimisée, comme l'ont constaté les inventeurs. Par exemple, en appliquant un procédé de traitement selon l'art antérieur, la moyenne en dureté de l'acier traité est de 560 Hv avec statistiquement un minimum à 535 Hv et un maximum à 579 Hv. En utilisant le procédé selon l'invention, la moyenne en dureté de l'acier traité est de 575 Hv avec statistiquement un minimum à 570Hv et un maximum à 579 Hv.
- Avant son placement dans l'enceinte cryogénique, l'acier subit, à l'étape (b), une trempe dans un fluide (un milieu) afin de refroidir l'acier jusqu'à température ambiante. Idéalement, ce fluide possède une drasticité au moins égale à celle de l'air. Par exemple, ce fluide est de l'air.
- Par drasticité d'un milieu de trempe, on entend la capacité de ce milieu d'absorber les calories dans les couches les plus proches de la pièce qui y est plongée, et de les diffuser dans le reste du milieu. Cette capacité conditionne la vitesse de refroidissement de la surface de la pièce plongée dans ce milieu.
- Les essais effectués par les inventeurs montrent que l'acier doit idéalement être placé dans l'ambiance cryogénique moins de 70 heures après le moment où la température à la surface de la pièce durant son refroidissement à l'étape (b) atteint la température de 80°C.
- La
figure 4 montre les résultats de ces essais. Lorsque l'acier est placé dans l'ambiance (enceinte) cryogénique 70 heures ou moins après le moment où la température à la surface de la pièce durant son refroidissement à l'étape (b) atteint la température de 80°C, alors la teneur résiduelle en austénite dans l'acier peut atteindre son minimum après maintien dans l'enceinte cryogénique selon les conditions de l'invention. En revanche, lorsque l'acier est placé dans l'ambiance cryogénique plus de 70 heures après ce moment, alors la teneur résiduelle en austénite ne peut atteindre son minimum, quelles que soient la durée ultérieure de maintien et la température dans l'enceinte cryogénique. - Le minimum de la teneur résiduelle en austénite est de l'ordre de 2,5% pour la nuance d'acier testée lors des essais. Plus généralement, pour le type d'aciers selon l'invention, le minimum de la teneur résiduelle en austénite est inférieur à 3%.
- Pour d'autres familles d'acier, les valeurs minimum du temps t1 varient. Par exemple, le temps t1 peut être supérieur à 2 heures, ou supérieur à 3 heures, ou supérieur à 4 heures.
- Pour chacun de ces temps t1, la température T1 en dessous de laquelle doit être la température de l'enceinte est par exemple égale à - 50°C, ou à - 60°C, ou à - 70°C.
- L'invention concerne également une pièce dans un acier obtenu selon un procédé selon l'invention, le taux d'austénite résiduel dans cet acier étant inférieur à 3%.
- Par exemple, cette pièce est un arbre de turbomachine.
Claims (6)
- Procédé de traitement d'un acier martensitique qui comporte des teneurs en autres métaux telles qu'il est apte à être durci par une précipitation de composés intermétalliques et de carbures, qui présente une température Mf de fin de transformation martensitique inférieure à 0°C, ce procédé de traitement thermique comportant les étapes suivantes(a) on chauffe la totalité de l'acier au dessus de sa température d'austénisation,(b) on refroidit ledit acier jusqu'à environ la température ambiante,(c) on place ledit acier dans une ambiance cryogénique où règne une température T1,ce procédé étant caractérisé en ce que la température T1 est sensiblement inférieure à la température de fin de transformation martensitique Mf, et le temps de maintien dudit acier dans ladite ambiance cryogénique depuis le moment où la partie la plus chaude de l'acier atteint une température inférieure à la température de fin de transformation martensitique Mf, est au moins égal à un temps t1 supérieur à 1 heure, la température T1 (en °C) et le temps t1 (en heures) étant liés par la relation T1 = f(t1), la fonction f étant donnée sensiblement par
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit acier a pour composition : 0,200% à 0,250% en C, 12,00% à 14,00% en Ni, 5,00% à 7,00% en Co, 2,5% à 4,00% en Cr, 1,30 à 1,70% en Al, 1,00% à 2,00% en Mo.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'à l'étape (b), on refroidit ledit acier jusqu'à environ la température ambiante par trempe dans un milieu avec une drasticité au moins égale à celle de l'air.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit acier est placé dans ladite ambiance cryogénique moins de 70 heures après le moment où la température à la surface de la pièce durant son refroidissement à l'étape (b) atteint la température de 80°C.
- Pièce dans un acier obtenu selon un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le taux d'austénite résiduel dans ledit acier est inférieur à 3%.
- Arbre de transmission de turbomachine dans un acier obtenu selon un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le taux d'austénite résiduel dans ledit acier est inférieur à 3%.
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