FR2477179A1 - Acier inoxydable austenitique contenant du cuivre et de l'azote et ses applications a l'obtention de bandes, tubes, barres ou tiges - Google Patents
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Abstract
ACIER INOXYDABLE AUSTENITIQUE CONTENANT DU CUIVRE ET DE L'AZOTE. L'ACIER SE COMPOSE, EN POURCENTAGES EN POIDS, DE 0,05 MAXIMUN DE CARBONE, DE 1,5 A 3,0 DE MANGANESE, D'ENVIRON 0,06 MAXIMUM DE PHOSPHORE, D'ENVIRON 0,035 MAXIMUM DE SOUFRE, D'ENVIRON 1 MAXIMUM DE SILICIUM, DE 15 A 20 DE CHROME, DE 3 A 4,7 DE NICKEL, DE 1,75 A 3 DE CUIVRE, DE 0,10 A 0,30 D'AZOTE, DE 0 A 0,3 DE NIOBIUM, DE TITANE, DE TANTALE OU DE MELANGES DESDITS ELEMENTS, ET DU COMPLEMENT DE FER, EXCEPTE LES IMPURETES INEVITABLES, LEDIT ACIER AYANT UN FACTEUR DE STABILITE D'AUSTENITE QUI EST COMPRIS ENTRE 30 ET 33, CES VALEURS ETANT CALCULEES PAR LA FORMULE:30CMNCRNICU30N. APPLICATION EN METALLURGIE.
Description
La présente invention concerne un acier inoxydable austénitique de faible
coût, ayant des teneurs en nickel et en manganèse relativement basses et des propriétés égales ou supérieures à celles des aciers AISI types 301 et 304. L'acier selon l'invention présente 'de bonnes propriétés de travail à chaud, une bonne-soudabilité et il peut être transformé en une diversité de produits à la fois dans des conditions de travail à chaud et de travail à froid, par exemple sous la forme de * bandes, de tubes, de barres et de'tiges.,Il est utilisable en particulier pour la fabrication de boulcns refoulés à froid à
partir d'un fil étiré à froid.
L'acier selon l'invention présente l'avantage comp!é-
mentaire de pouvoir être durci par précipitation dans la condition de travail à froid, en particulier lors d'un taux élevé de 'réduction de 60 % ou il présente une limite d'élasticit 0,2' % comprise entre 1130 106è%t 1 -'a. un allongement sur éprouvette de 5 cm d'au moins 10 % et une dureté Rockwell
C de'45 à 50 unités.
L'acier AISI type 301 a une composition nominale de 0,15 % maximum de carbone, 2,00 % maximum de mangan'se, 0,045 maximum de phosphore, 0,030 % maximum de soufre, -1,00 Z maximum de silicium, 16 à 18 Z de chrome,' 6 à 8 % de nickel et le
complément de 'fer. -
L'acier' type AISI 304 a une composition nominale de 0,08 % maximum de carbone, 2,00 % maximum de manganèse, 0,045 % maximum de phosphore, 0,030 % maximum de soufre, 1,00 % maximum de silicium, 18 à 20 % de chrome, 8 à 12 Z de nickel et le
complément de fer.
Au contraire, l'acier inoxydable austénitique selon l'invention contient entre environ 1,5-à 3,0 x de manganèse, 3 à 4,7 X de nickel, 1,75 à 3 % de cuivre, 0,10 à 0,30 % d'azote et jusqu'à environ 0,3 % de niobium, de titane, de tantale ou
de mélange desdits éléments;.-
Le brevet US 3.357.868 décrit un acier inoxydable durcissable par precipitation et contenant 0,05; maximum de carbone, 15 E maximum de manganese, 2 x maximum de silic i", à 25 % de chromre, 4 à 15 % de 'nickel, 0,25 e maximum d'azote, 1 à 5 % de cuivre, 0,3 à 4 '% de niobium, 5 % maximum de
molybdène et le complément essentiellement de fer.
Le brevet US 3.615.366 décrit un acier inoxydable durcissable par précipitation contenant 0,15 % maximum de carbone, 3 à 10 % de manganèse, 1 % maximum de silicium, 15 à
19 % de chromne,' 3,5 à 6 % de nickel0,04 à 0,4 % d'azote, -
0,5 à 4 % de cuivre 'et le 'complément essentiellement de fer.
- Le brevet US 3.284.250 décrit un acier contenant 0,03 à 0,12 % de carbone,'-10 % maximum de manganèse, 2 % maximum de silicium, -16 à 20 % de chrome,' 3 à 12 % de nickel, 0;5 % maximum d'azote, 0,15 à 0,;3'% de niobium, 3 % maximum de molybdène, 0,5 % maximum d'aluminium et le complément essentiellement de fer. Lorsque 'cet acier est laminé à chaud dans la gamme de'températures d'environ 1040 C à 1260 C et lorsqu'il est laminé à froid sans faire 'intervenir le recuit classique entre le laminage 'à chaud et le laminage à froid, le produit laminé à froid résultant est conditionr de façon à présenter une limite d'élasticité d'au moins -343 106Pa dans la condition recuite, un allongement d'au moins 50 % et des
grains, très fins. -
Le brevet GB 995 068 décrit un acier inoxydable austénitique contenant entre une trace et 0,12 % de carbone, à 8,5 % de manganèse,' 2,0 % maximum de silicium, 15,0 à 17,5 % de chrome, 3,O' à 6,5 % de nickel, 0, 75 à 2,5 %5- de 'cuivre, entre
une trace'et 0,10 % d'azote 'et le 'complément de fer, les cons-
tituants étant contrôlés de manière que la caractéristique de formation de martensite soit inférieure à 10 % conformément à une 'formule donnée et que-la caractéristique de formation de ferrite-delta soit inférieure à 10 % conformément à une formule donnée. La teneur en cuivre 'est également contr8lée de manière
qu'elle ne dépasse pas (3,85 % - 0,18 %) x % de manganèse.
L'acier ainsi obtenu a une grande stabilité austénitique et un faible'taux de durcissement par écrouissage, du fait qu'on
évite la transformation en martensite pendant le travail à froid.
Dans d'autres brevets US on a décrit des aciers inoxy-
dables austénitiques contenant du cuivre et de l'azote, notam-
ment dans les brevets US 3.011.460, -3.282.684, 3.567.-528,
2.797.993,' 2.784.083 et 4.022.586.
On peut également citer comme art antérieur les* brevets US 2.797.992, 2. 871.118, - 3.615.368,- 2.784.125,
2.553.706, 3.753.693, 3.910.788 et 2.527.287.
En dépit de la grande diversité d'aciers inoxydables austénitiques qui sont connus à l'heure 'actuelle,' hotamment des aciers austénitiques durcissables par précipitation, on ne connalt pas d'acier austénitique 'contenant moins de'5 % de nickel et qui possède en combinaison une grande'résistance, une grande 'dureté, et une bonne ductilité lorsqu'il est soumis à un fort degré de réduction à froid, tout en possédant une bonne résistance à la corrosion, une bonne *aptitude de travail à chaud et une bonne capacité d'élimination de la fissuration
dans des soudures par fusion.
- L'invention a en conséquence pour objet principal de fournir un acier inoxydable austénitique présentant la nouvelle
combinaison de propriétés aui a été définie ci-dessus.
L'invention a en outre 'pour objet de fournir un acier
inoxydable austénitique de faible coût, possédant des proprié-
tés essentiellement équivalentes à celles des aciers AISI types
301 et 304.
La présente invention crée un acier. inoxydable austéni-
tique possédant de bonnes propriétés de travail à chaud, une limite d'élasticité à 0,2 % comprise entre.1130 l_%et**b5.106P et un allongement sur éprouvette'de 5 cm qui est d'au moins % lors d'une'réduction d'épaisseur à froid de '60,. l'acier contenant essentiellement, en pourcentages en poids, 0,05 maximum de carbone, 3.,5-à 3,0 % de manganèse, ' énviron'0,06 % maximum de phosphore, environ 0,035 % maximum de *soufre, ' environ 1 % maximum de silicium, 15 à 20 % de chrome,' 3 à 4,7% de nickel, 1,75 à 3 % de cuivre,' 0,10 à 0,30 % d'azote,' 0 à 0,3 3 de niobium,de titane, de tantale ou de mélange desdits éléments, et le complément de fer, kexcepté des impuretés éventuelles, ledit acier ayant un facteur de stabilité d'austénite qui est compris entre 30 et 33, ces valeurs étant calculées d'après la formule suivante: 30 x %C + %Mn + %Cr + %Ni + %Cu + 30 x X N. On a trouvé qu'il existait une interrelation critique entre les teneurs en nickel, en manganèse, en cuivre et en azote qui permettait d'obtenir la nouvelle combinaison de propriétés de l'acier selon l'invention. Plus spécifiguement, on a trouvé qu'il est essentiel d'avoir une teneur en nickel relativement étroite 'et comprise 'entre 3 et 4,7 -, en mire temps qu'une teneur en manganèse comprise entre environ 1,5 et 3,0 ', une teneur en cuivre comprise entre environ 1,75 et 3 Z et une teneur en azote comprise entre 0,10 et 0, 30 t pour obtenir un allongement sur éprouvette 'de 5 cm qui est d'au jo moins 10 E et unelimite dtélasticité à 0,2 X qui est d'environ 1i30 106 *-1250 g0 Pa5u '9cie subit une réduction d'épaisseur
à froid de 60 %.
"' On n'a pas été en mesure de définir une hypothèse-
valable pour l'interrelation critique existant entre les teneurs de nickel, de manganèse, de cuivre et d'azote mais des *essais ont montré d'une façon nette qu'un écart d'un des éléments précités par rapport aux plages de teneurs critiques se traduisait par une perte de la ductilité désirée. A cet égard, il est à noter qu'un allongement sur éprouvette de 5 cm d'au moins 10 X dans la condition de réduction d'épaisseur à
froid de 60 Z est nécessaire pour effectuer de façon satisfai-
sante un refoulement à froid. L'acier selon l'invention est par conséquent utilisable en particulier pour la fabrication de boulons refoulés à froid et il offre l'avantage supplémentaire de permettre un durcissement par précipitation en vue de donner une grande dureté aux filets tout en faisant en sorte-que le
coeur du boulon soit tenaceè'et plus mou. En outre,' une trans-
formation partielle en martensite par suite d'une forte réduc-
tion d'épaisseur à froid permet d'utiliser un équipement de manutention magnétique pour les' boulons refoulés à froid qui
sont utilisés dans les lignes d'assemblage de véhicules auto-
mobiles et des installations semblables; -
-L'acier conforme à la présente'invention peut avoir
la composition préférée suivante': en-pourcentage en poids, -
environ 0,04 % maximum de carbone, 1,7 à 2,75 X de manganèse, environ 0, 03 % maximum de phosphore, environ 0,025 % maximum de soufre, 0,30 à 0,75 % de silicium, -16 à 19 % de 'chromie, 3,4 à 4,6 % de nickel, 2,2 à 2,7 % de cuivre, 0,13 à 0,20 % d'azote, 0 à 0,3 % de niobium, de titane, de tantale ou de mélanges desdits éléments (ou bien de 0,1 à 0,20 % de niobium pour une bonne soudabilité), et le complément de fer, excepté des impuretés inévitables. Dans de nombreux aciers inoxydables austénitiques connus qui ont une teneur en nickel inférieure à environ 5 %, la stabilité d'austénite est obtenue en augmentant la teneur en manganèse. En conséquence, la teneur en manganèse est inversement proportionnelle à la teneur en nickel. Au contraire, dans l'acier conforme à la présente invention, on maintient la teneur en manganèse à une valeur relativement faible de 3,0 % et, de préférence, d'environ 2,75 X, et on ajoute du cuivre et de l'azote sous la forme de substance de remplacement partiel du manganèse de manière que ces deux éléments jouent à la fois
le rôle de formateur d'austénite et de stabilisateur d'austénite.
On a trouvé qu'on pouvait obtenir pour l'acier selon l'invention
un haut degré de durcissement par écrouissage, qui est compara-
ble à celui de l'acier AISI type 301, en maintenant un facteur de stabilité d'austénite qui est compris entre environ 30 et 33, ces valeurs étant calculées d'après la formule suivante x %C + %Mn + %Cr + %Ni + %Cu + 30 x %N. En conséquence, bien qu'un contrôle du facteur de stabilité d'austénite ne permette pas d'obtenir en toute sécurité un allongement sur éprouvette de 5 cm qui soit d'au moins 10 % lors d'une réduction d'épaisseur à froid de 60 %, le facteur de stabilité d'austénite permet d'obtenir une grande limite d'élasticité et une grande dureté après une réduction à froid aussi importante. Un facteur de stabilité d'aust.énite compris entre environ 30 et 33 permet une transformation partielle en martensite quand l'acier subit une forte réduction d'épaisseur à froid, ce qui ne se produirait pas pour un acier présentant un facteur de stabilité d'austéfiite environ plus élevé, par exemple compris entre/34 et 36, à moins que la
teneur en manganèse soit supérieure à environ 6 %.
Les résultats d'essais résumés ci-après montrent que les plages de pourcentages de nickel, de manganèse, de cuivre et d'azote ainsi que l'interrelation existant entre ces -éléments ont de toute manière une influence critique. A un degré moindre, le contrôle de là teneur en carbone et une addition éventuelle de niobium, de titane, de tantale ou de mélanges desdits éléments, ont une influence critique pour l'obtention d'une soudabilité optimale, en particulier pour éviter une fissuration
dans la zone de soudure.
On a trouvé qu'il était essentiel d'avoir une teneur en nickel comprise entre 3 et 4,7 % pour obtenir une bonne ductilité dans la condition de forte réduction d'épaisseur à
froid.
Il est essentiel d'avoir une teneur minimale en manga-
nèse d'environ 1,5 % pour la stabilité d'austénite. On doit observer une teneur maximale en manganèse d'environ 3,0 % pour
obtenir une bonne aptitude à la coulée, au laminage et au souda-
ge. Le manganèse réduit la pression de vapeur du cuivre pendant le soudage à l'arc et cette vapeur de cuivre se condense sur la bande de base plus froide qui est placée dans une zone adjacente au dépôt de soudure. Le cuivre liquide pur provoque des fissures en cours de refroidissement par suite de la forte contrainte de
retrait. On a trouvé qu'une teneur maximale en manganèse d'en-
viron 3 % permettait de résoudre ce problème.
On a également trouvé qu'il était essentiel d'avoir une teneur minimale en cuivre d'environ 1,75 %, en association avec les teneurs en nickel, en manganèse et en azote de l'acier, le
cuivre jouant le rôle d'un stabilisateur d'austénite et confé-
rant à l'acier une aptitude de durcissement par précipitation lorsqu'il se trouve dans l'état martensitique après un fort écrouissage à froid. On doit maintenir une teneur maximale en cuivre d'environ 3,0 % pour éviter un dépassement de la limite
de solubilité du cuivre dans l'acier.
L'azote est essentiel, dans la plage comprise entre
environ 0,10 et 0,30 %,du fait de son grand potentiel de forma-
tion d'austénite et de son influence sur l'augmentation de la
dureté et de la résistance de l'acier dans la condition travail-
lée à froid et dans la condition durcie par précipitation.
La teneur en carbone est contrôlée de façon à atteindre au maximum 0,05 %, et de préférence au maximum 0,04 %, pour obtenir une bonne soudabilité. Une addition intentionnelle de niobium,de titane et/ou de tantale est également réalisée
avantageusement pour éviter une fissuration de la zone de soudu-
re. Il est approprié de faire intervenir dans ce but une teneur maximale d'environ 0,3 % en niobium, en titane ou en tantale et une teneur totale de 0,3 % pour les mélanges desdits éléments,
pour les teneurs en carbone et en azote mentionnées ci-dessus.
On ajoute, de préférence, entre environ 0,1 et 0,20 % de niobium. Dans des applications o il n'est pas nécessaire
d'obtenir une bonne soudabilité, on peut éliminer de la composi-
tion préférée le niobium, le titane et/ou le tantale.
On a préparé et essayé une série d'alliages en ce qui concerne la limite d'élasticité et le pourcentage d'allongement
dans la condition de réduction d'épaisseur à froid. Les composi-
tions de cette série d'alliages sont indiquées dans le tableau
I tandis que leurs propriétés sont indiquées dans le tableau Il.
Les exemples 1 à 4 correspondent à des aciers selon l'invention tandis que les exemples 5 à 1.3 correspondent à des alliages semblables pour lesquels une variation de la teneur d'un ou plusieurs des éléments constitués par le manganèse, le nickel, le cuivre ou l'azote s'est avérée établir une faible ductilité inacceptable dans la condition de forte réduction d'épaisseur à froid. A titre de comparaison, on a préparé des échantillons d'acier AISI types 301 et 304 et on les a soumis à des essais
dans les mêmes conditions.
Tous les exemples, à l'exception du n0 13 et du type 304 du tableau I, ont été effectués à partir d'alliages fondus en laboratoire. Ces alliages fondus en laboratoire ont été coulés sous la forme de lingots de 2,5 cm x 7,6 cm et on les a laminés à chaud à partir de 12600C jusqu'à une épaisseur de 2,54 mm. Pour les échantillons recuits indiqués dans le tableau Il, les échantillons laminés à chaud ont été recuits, puis laminés à froid jusqu'à une épaisseur de 1,27 mm et ils ont subi un recuit final en vue de l'exécution des essais. Pour la condition de réduction à froid de 60 % qui est indiquée dans le tableau II, les échantillons laminés à chaud ont été recuits puis ils ont subi un laminage à froid jusqu'à 1,0 mm d'épaisseur
Z477179
pour l'exécution des essais.
Les deux échantillons du co.-.erce ont 'té également soumis à des conditions semblables de laminage à chaud, de recuit
et de réduction à froid.
- Les exemples 5 à 13 du tableau I; dont aucun ne correspond à un acier selon l'invention,ont été énumérés dans l'ordre d'augmentation de la teneur en nickel. Il est à noter à partir du tableau II qu'aucun des exemples 5 à 13 n'a donné
lieu à un allongement sur 5 cm d'au moins,10 % après une réduc-
tion à froid de 60 %, en dépit d'une variation des limites
d'élasticité entre -.10.1.i06- et 1685 106Pa. --
En comparant les compositions indiquées dans le tableau I et les propriétés indiquées dans le tableau II, on peut faire les observations suivantes: Les exemples 5 et 6 correspondent à des teneurs en
manganèse, en nickel et en cuivre qui sortent des plages respec-
tives de teneurs desdits éléments dans l'acier selon l'invention.
L'exemple 7 sort des plages de teneurs de l'acier selon l'invention seulement en ce qui concerne la teneur en nickel de 2,9 %. En dpit du fait que la composition de l'exemple 7 se rapproche étroitement de la composition d'ensemble de l'acier selon l'invention, on a trouvé pour l'exemple 7 seulement un allongement de 4 % sur 5 cm dans la condition de réduction à froid de 60 %. LB liiite d'élasticité relativement
25.lv de 16610p -:....
élevée de 163-& 106P-a égt-imputable au facteur de -stabilité
d'austénite relativement bas de 29,89. -
Les échantillons des exemples 8 et 9 présentent une forte teneur en manganèse et en cuivre au niveau résiduel ou à proximité de celui-ci. En dépit d'une teneur en nickel qui est inférieure à celle de l'acier selon l'invention, les échantillons des exemples 8 et 9 ont présenté des allongements qui sont seulement de 5,% et 6 % dans la condition de réduction à froid de 60 S. L'échantillon de l'exemple 10 contient du cuivre au niveau résiduel ou proche de ce niveau, les teneurs en manganèse, en chrome, en nickel et en azote entrant dans les plages de teneurs de l'scier selon l'invention. On a constaté que la teneur en carbone était légèrement supérieure au maximum de 0,05 % de l'acier selon l'invention. Dans ce cas également, on a trouvé un allongement de seulement 5 % dans la condition de réduction à froid de 60 % et cet alliage a présenté un fort degré de durcissement par écrouissage, en dépit d'une limite
d'élasticité relativement basse dans la condition recuite.
Les échantillons des exemples 11 et 12 contiennent respectivement 4,8 % et 5,5 % de nickel et à tous autres aspects, ils rentrent dans les plages de teneurs de l'acier
selon l'invention.
L'échantillon de l'exemple 13 présente des teneurs en nickel et en carbone qui sont supérieures aux plages de teneurs de ces éléments dans l'acier selon l'invention tandis
que la teneur en azote est inférieure.
Les types 301 et 304 présentent des valeurs d'allon-
gement qui sont seulement de 5 % dans la condition de réduction à froid de 60 %, en dépit de limites d'élasticité et d'un facteur de stabilité d'austénite qui rentrent dans les plages désirées. Les échantillons des exemples 7 et 11, qui ont des teneurs en nickel respectivement juste inférieure et juste supérieure à la teneur en nickel de l'acier selon l'invention, ont confirmé l'influence critique de la large plage de teneurs en nickel comprise entre 3 et 4,7 %, en combinaison avec les plages précitées des teneurs en manganèse, en cuivre et en azote. En conséquence, bien que les échantillons des exemples 7 à 11 rentrent dans les plages nécessaires de teneurs de tous les autres éléments à l'exception du nickel, aucun d'eux n'a présenté une ductilité suffisante pour permettre une fabrication
satisfaisante de boulons par refoulement à froid.
Plusieurs alliages du commerce ont également été fondus par induction et laminés à chaud sous forme de barre en vue d'un étirage à froid à diverses dimensions. On a trouvé qu'il était possible d'effectuer une réduction à chaud dans des conditions optimales pour des teneurs en nickel comprises entre environ 4,0 et 4,5 '%, en faisant intervenir simultanément des
plages un peu plus limitées pour les autres éléments essentiels.
2477 1 79
Ainsi, un acier préféré conforme à la présente invention se compose essentiellement, en pourcentages en poids, d'environ 0,03 % maximum de carbone, d'environ 1,75 à 2,5 % de manganèse, d'environ 0,03 % maximum de phosphore, d'environ 0,02 % maximum de soufre, d'environ 0,40 à 0,70 % de silicium, d'environ 17,5
à 18,25 % de chrome, d'environ 4,0 à 4,5 % de nickel, d'en-
viron 2,25 à 2,6 4 de cuivre, d'environ 0,14 à 0,18 % d'azote,
d'environ 0,10 à 0,13 % de niobium et d'un complément essentiel-
lement formé de fer. On peut obtenir avec un acier d'une telle composition un facteur de stabilité d'austénite extrêmement avantageux et compris entre environ 31 et 32,5. En pratique, il est souhaitable d'obtenir un facteur de stabilité d'austénite d'environ 32 afin de compenser une ségrégation dans des pièces
coulées ayant des dimensions du commerce en cours de fabrication.
Un alliage du commerce contenant 0,032 % de carbone, 2,31 % de manganèse, 0,025 % de phosphore, 0,006 % de soufre, 0,55 % de silicium, 17,83 % de chrome, 4,34 % de nickel, 0,16 % d'azote, 2,32 % de cuivre, 0,11 % de niobium et le complément essentiellement de fer, a été coulé sous la forme de lingots ayant le profil de plaques et de fils. Les lingots sous forme de plaques ont été successivement laminés sous forme de bandes de 2, 54 mm d'épaisseur puis ils ont été recuits et soudés en spirale sous forme de tuyaux pour différentes applications expérimentales. Une bande laminée à chaud de 2,54 mm d'épaisseur a été ensuite laminée à froid sou_4a forme d'une feuille et elle a été transformée en un tube soudé par fusion suivant un joint rectiligne. Les lingots se présentant sous forme de fils ont été réduits à un diamètre de 6,35 mm puis ils ont été étirés à
froid sous forme de fils en vue d'une application à la fabri-
cation de boulons refoulés à froid. On a pu convertir de façon satisfaisante les fils ainsi obtenus en boulons refoulés
à froid.
Une comparaison des échantillons représentant l'acier selon l'invention avec des échantillons représentant l'acier de type 304 dans une diversité d'environnements corrosifs a confirmé les conclusions suivantes: L'acier selon l'invention est à peu près équivalent à l'acier de type 304 dans l'acide acétique bouillant à 33 % en volume et dans de l'acide chlorhydrique à 1 % en volume à une température de 350C. Dans de l'acide nitrique à 65 % en volume
et à l'état bouillant, des échantillons de l'acier selon l'inven-
tion, se trouvant dans la condition laminée à froid, ont donné des résultats inférieurs à des échantillons du type 304 se trouvant également dans la condition laminée à froid. D'autre part, des échantillons des aciers ayant subi un recuit puis un
traitement thermique à 6770C pendant une heure puis un refroi-
dissement dans l'air ont donné des résultats opposés à ceux de l'acier selon l'invention, qui est très supérieur à l'acier du type 304 dans de l'acide nitrique à 65 % en ébullition. Dans de l'acide sulfurique à 5 % en volume et à 800C, l'acier selon l'invention a donné des résultats inférieurs à l'acier du type 304. Cependant, dans de l'acide sulfurique à 1 % en volume et
à 800C, l'acier selon l'invention a été supérieur au type 304.
Dans de l'acide phosphorique à 50 % en volume et à l'état bouillant, l'acier selon l'invention a donné des résultats légèrement supérieurs à l'acier de type 304 alors que, dans de l'acide formique à 5 % en volume et à 800C, les deux aciers
ont donné des résultats essentiellement identiques.
En conséquence, les résultats indiqués ci-dessus montrent que les aciers rentrant dans les larges plages de compositions selon la présente invention peuvent être utilisés efficacement pour la fabrication de boulons refoulés à froid du fait de leur ductilité relativement grande et de leur taux élevé de durcissement par écrouissage lorsqu'ils subissent une forte réduction d'épaisseur à froid. Il est également possible de fabriquer à partir des aciers selon l'invention d'autres produits, par exemple des bandes, des tubes, des barres, des tiges et des produits semblables. En outre, les aciers selon l'invention peuvent, à la fois sous une forme réduite à chaud et sous une forme réduite à froid, être soudés par des techniques classiques sans que la zone de soudure
soit affectée par une fissuration.
Il ressort aussi que les aciers conformes à 1'inven-
tion présentent un taux élevé de durcisssement par écrouissage par comparaison. à celui de l'acier AISI de type 301. L'aptitude i2 de refoulement à froid des aciers selon l'invention est supérieure à celle des types 301 et 304 du fait de la ductilité bien plus grande des aciers selon l'invention. En outre, la grande dureté obtenue pour les filets par suite du degré élevé de durcissement par écrouissage peut être encore augmentée par un traitement thermique final qui provoque un durcissement par précipitation des filets à un niveau encore supérieur tout en
conservant pour le boulon un noyau tenace et mou. Cette augmen-
tation supplémentaire de résistance résultant du durcissement par précipitation ne peut pas être obtenue lorsqu'on utilise
les aciers de types 301 et 304.
TABLEAU I
Compositions - pourcentaqes-en poids
Exemple n
1
2* 3t 4x
6
Type 301 Type 304 C 0,038 0,041 0,035 0,035 0,032 0,031 0,039 0,040 0,044 0,064 0,035 0,033 0,060 0,068 0,060 Mn 1,8 1,7 1,8 2,0 6,4 7,1 1,8 6,8 6, 7 1,8 1,9 g 1,9 1,5 1,9 1,0 Cr 17,1 16,9 17, 1 17,4 16,4 16,5 17,1 17,1 17, 3 17,4 17,4 17, 3 17,5 17,3 18,5' Ni 3,4 3,8 4,6 4,1 2,0 2,5 2,9 3,1 3,9 3,9 4,8 ,5 7,5 6,7 9,0 Cu N
2,4 0,17
2,4 0,14
2, 5 0,14
2,7 0,15
1,1 0,19
1,6 0,18
2,5 0,14
0,5 0,15
0,5 0,16
0,5 0,15
2,7 0,15
2,6 0,17
2,5 0,04
0,5 0,08
- 0,04
dans tous les exemples, P < 0,045 %, S < 0,03 % et Si < 1,0 %.
On n'a pas effectué d'additions intentionnelles Ta.
* Aciers conformes à l'invention.
de Nb, Ti ou
Exemple nO
1* 2M 3I 4m Type 301 Type 304
TABLEAU' II
ProPriétés Recuit et travallé' -chaud Réduit'froid de 60 r Limite d'élasAllongementLimite d'élas-Allongement ticité à 0,2 %sur 5cm (%)ticité à Q, %sur 5cm (%) . .,. 298 îo6 25 1250 106 11
298 1061
309 1o6 30 1187 106 14
3 6 0.50 1139 106 14
316 10 1
357 106 50 1187 10 16
343 106 37 1427 106. 4
322 106 62 1214 10 5
439 îo6 14 1626 106 4
439 1 06 140
336 îo6 60 1441 106
350 106 62 1283 10 6
322 l6 37 1688 10
322 10 6
357 îo6 1139 106
357 10 59 67
670 1146 106
240 106 4
6 1283 106
268 10 63 1 1 6 5
254 6 58 1194 10 5
Facteur de stabilité d'austénite ,24 ,50 31,31 31,91 32,79 34,14 29,89 33, 45 34,81 ,26 32,49 33,65 32,00 ,99 31,50 * Aciers sel NI -4 "O
Claims (7)
1. Acier inoxydable austénitique, caractérisé en ce
qu'il présente de bonnes propriétés de trayil à chaud, une li-
mite d'élasticité à 0,2 % de 1130--06 à 1250 -106- Pa7elngement sur 5 cm d'au moins 10 % pour une réduction d'épaisseur à froid
de 60 %, -ledit acier se composant essentiellement, en pourcen-
tages eli poids, de 0,05.> maximum de carbone, de 1,5 à 3,0 % de manganèse, d'environ 0,06 % maximum de phoshore, d'environ 0,035. maximum de 'soufre, d'environ 1 % maximum de silicium, de- 15 à 20 % de chrome, de 3 à 4,7 % de nickel, de 1,75 à 3 % de cuivre, de 0,10 à 0,30 % d'azote, ' de O à 0,3 % de niobium, de titane, de tantale ou de mélanges desdits éléments, et du complément de fer excepté les impuretés inévitables, ledit acier ayant un facteur de stabilité d'austénite qui est compris entre 30 et 33, ces valeurs étant calculées par la formule x %C + %Mn + %Cr + X Ni + %Cu + 30 x % N.
2. Acier selon la revendication 1,-- caractérisé en ce qu'il contient essentiellement 0,04 % maximum de carbone,
- de 1,7 à 2,75 % de manganèse, environ 0,03 X maximum de phos-
phore, environ 0,025 X maximum de 'soufre, de 0,30 à 0,75 % de silicium, de 16 à 19 % de chrome,' de 3,4 à 4,6 Z de nickel, de 2,2 à 2,7 E de cui e,' de 0,13 à 0,20 % d'azote, de 0 à 0,3 % de niobium, de 'titane,' de tantale ou de mélangE desdits éléments, et le complément de fer, -excepté les impuretés
inévitables. c.
3. Acier selon la revendication 2, caractérisé en ce
qu'il contient de 0,1 à 0,20 X de niobium.
4. Acier selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, caractérisé en ce qu'il contient essentiellement environ
0,03 X maximum de carbone,' de 1,'75 à 2,5 % de manganèse,-
environ 0,03 Z maximum de phosphore,' environ 0,02 X maximum de soufre, de 0,40 à 0,70 % de silicium, de 17,5 à 18,25 % de chrome, de 4,0 à 4,5 x de nickel, de 2,25 à 2,6 % de cuivre, de 0,14 à 0,1-8 % d'azote, de 0, 10 à 0,13 % de niobium, et le complément de fer, excepté les impuretés inévitables, ledit acier ayant un facteur de stabilité d'austénite qui est compris ].5 entre 31 et 32,5, -ces valeurs étant calculées par la formule suivante:
x %C + %Mn % ?Cr + %NJ. + %Cu + 30 -x %N.
5. Bandes, tubes, barres ou tiges, caractérisés en-ce qu'ils présentent une limite d'élasticité à 0,2 % de 1130-106 6e - 12U0 10 PaÀn.aflongement d'au moins 10 % lors d'une 'réduction d'épaisseur à froid de 60 %, ladite bande, tube, barre ou tige étant fabriquéeà partir d'un acier se composant essentiellement, en pourcentages en poids,-de 0,05 % maximum de 'carbone,' de' 1,5 à 3,0 % de manganèse, d'environ 0,06 % maximum de phosphore, d'environ 0,035 % maximum de soufre, d'environ 1 % maximum de silicium, de 15 à 20 % de chrome, de 3 à 4,7 g de nickel, de 1, 75 à 3 % de cuivre, de 0,10 à 0,30 % d'azote, de0 à' 0,3 % de niobium, de'titane, de tantale aude mélanges desdits éléments, -et du complément de fer, excepté les impuretés inévitables, ledit acier ayant un facteur de stabilité d'austénite compris entre 30 et 33, ces valeurs étant calculées d'après la formule suivante":
- 30 x %C + %Mn + %Cr + %Ni + %Cu + 30 x %N. -
6. Bandes, tubes, barres et tiges selon la revendication , caractérisés en ce qu'ils sont fabriqués à partir d'un acier se composant essentiellement de 0,04% maximum de carbone, de'1,7 à 2,75 % de manganèse, ' d'environ 0,03% maximum de phosphore,' d'environ 0,025 % maximum de 'soufre, de 0,30 à 0,75 % de silicium, de 16 à 19 % de chrome, de 3,4'à 4, 6% de nickel, de 2,2'à 2,7',g de cuivre, de 0,13 à 0,20 % d'azote,' de 0 à 0,3 % de niobilum, de titane, de 'tantale ou de mélanges desdits éléments
et du complément de fer, excepté les impuretés inévitables.
7. Boulons refoulés à froid qui sont fabriqués à partir d'une tige ayant subi une réduction à froid de 60 % selon
l'une dès revendications 5 ou 6.
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