FR2637615A1 - MARAGING STEEL AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME - Google Patents
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Abstract
Cet acier est remarquable en ce qu'il contient des éléments d'alliage indiqués ci-dessous aux concentrations également indiquées : Ni 17 à 19 % environ, Mo 4 à 6 % environ, Co 10 à 13 % environ, Ti < 0,35 %; il est préparé dans un convertisseur de décarburation à l'oxygène sous vide et il convient particulièrement aux pièces importantes réalisées par coulée et usinées ensuite, le durcissement par précipitation à la dureté finale voulue pouvant se faire après l'usinage final.This steel is remarkable in that it contains alloying elements indicated below in the concentrations also indicated: Ni 17 to 19% approximately, Mo 4 to 6% approximately, Co 10 to 13% approximately, Ti <0.35 %; it is prepared in a vacuum oxygen decarburization converter and is particularly suitable for large parts made by casting and then machined, where precipitation hardening to the desired final hardness can occur after final machining.
Description
L'invention a pour objet un acier maraging d'unThe subject of the invention is a maraging steel of a
certain type, un procédé pour le préparer, et son emploi. certain type, a process for preparing it, and its use.
Des aciers dits maraging sont connus couramment So-called maraging steels are commonly known
depuis 1960. Ces aciers sont des aciers martensitiques fer- since 1960. These steels are ferro-martensitic steels
nickel qui sont durcis par la précipitation de composés in- termétalliques contenant Mo et Ti. En général, ils ont été nickel which are hardened by the precipitation of intermetallic compounds containing Mo and Ti. In general, they have been
utilisés pour des pièces forgées. used for forgings.
L'invention se rapporte à un acier de type mara- The invention relates to a marvel type steel
ging ayant une certaine composition qui peut être utilisé aussi pour des produits moulés et, en particulier, pour ging having a certain composition that can be used also for molded products and, in particular, for
des pièces moulées de grandes dimensions. molded parts of large dimensions.
L'acier de l'invention comprend, comme éléments d'alliage,du nickel à une teneur de 17 à 19% environ, du molybdène à une teneur de 4 à 6% environ, du cobalt à une teneur de 10 à 13% environ et du titane en dessous de 0, 35% environ. L'acier de type maraging est un alliage à base de The steel of the invention comprises, as alloying elements, nickel at a content of about 17 to 19%, molybdenum at a level of about 4 to 6%, cobalt at a content of about 10 to 13%. and titanium below about 0.35%. Maraging steel is an alloy based on
fer qui se trouve, à l'état recuit de mise en solution, dans la gam- iron which is, in the annealed state of dissolution, in the gam-
me austénitique et qui, par suite de son refroidissement à la température environnante, devient martensitique. La I am austenitic and, because of its cooling at the surrounding temperature, becomes martensitic. The
réaction produisant la martensite est favorisée par le de- reaction producing martensite is favored by the
gré important d'alliage de l'acier. Des composés interméta- important alloy alloy steel. Intermetate compounds
liques sont précipités dans la martensite au cours d'un traiteoent de précipitation dans une gamme de températures de 400 à 600 C environ. Pour la formation des composés intermétalliques, au moins deux des éléments d'alliage suivants sont inclus They are precipitated in martensite during a precipitation process in a temperature range of about 400 to 600 ° C. For the formation of intermetallic compounds, at least two of the following alloying elements are included
dans l'acier: le cobalt, le molybdène et le titane. La ré- in steel: cobalt, molybdenum and titanium. The re
sistance à la traction et la dureté de l'acier sont basées sur ce processus de précipitation ainsi que sur la matrice Tensile strength and hardness of steel are based on this precipitation process as well as on the matrix
martensitique. Le carbone est une impureté et sa concentra- martensitic. Carbon is an impurity and its concentration
tion devrait être au maximum de 0,05%, de préférence au maximum 0,02%, et dans le cas de grandes pièces de 0,01% au maximum. La concentration des éléments d'alliage dans un acier maraging conforme à la présente invention est: Ni 17 à 19 Z Mo 4 à 6 % Co 10 à 13 % should not exceed 0,05%, preferably not more than 0,02%, and in the case of large pieces of 0,01% maximum. The concentration of the alloying elements in a maraging steel according to the present invention is: Ni 17 to 19 Z Mo 4 to 6% Co 10 to 13%
Ti < 0,35%.Ti <0.35%.
La concentration maximale des impuretés est la suivante: C < 0,02%, de préférence < 0,002% Si < 0,1 Z, de préférence < 0,01 % Mn < 0,1 Z, de préférence < 0,05 Z P < 0,01%, de préférence < 0,005% S < 0,01%, de préférence < 0,001% Cr < 0,2 %, de préférence > 0,04 Z. L'une des impuretés les plus critiques est le The maximum concentration of the impurities is as follows: C <0.02%, preferably <0.002% Si <0.1%, preferably <0.01% Mn <0.1%, preferably <0.05% < 0.01%, preferably <0.005% S <0.01%, preferably <0.001% Cr <0.2%, preferably> 0.04%. One of the most critical impurities is
carbone qui, au cours de refroidissement lent, forme de gran- carbon which, during slow cooling, forms a large
des précipitations Ti(C,N) aux joints des grains, ce qui en precipitations Ti (C, N) at the grain boundaries, which
réduit la résistance.reduces the resistance.
L'acier est produit, de manière optimale, au mo- Steel is produced optimally
yen du procédé dit VODC (Convertisseur de Décarburation à yen of the so-called VODC process (Decarburizing Converter to
l'Oxygène sous Vide). De cette façon, les faibles concentra- Vacuum Oxygen). In this way, low concentrations
tions nécessaires en C, S, H, 0 et N sont atteintes de maniè- C, S, H, 0 and N are
re optimale.re optimal.
Les propriétés mécaniques de l'acier de l'inven- The mechanical properties of the steel of the invention
tion sont les suivantes: Re> 1650 MPa (traction) Re > 2000 MPa (compression) R > 1730 MPa m-- The following are the following: Re> 1650 MPa (traction) Re> 2000 MPa (compression) R> 1730 MPa m--
A5 > 6 %A5> 6%
Z < 15 ZZ <15 Z
Essai au choc Charpy entaille en VCharpy impact test V-notch
CVN > 15 J à 20 CCVN> 15 J to 20 C
Résistance à la fracturation KIC > 80 MPaVE-à 20 C Fracturing resistance KIC> 80 MPaVE-at 20 C
KIIC > 140 MPa MWà 20 C.KIIC> 140 MPa MW at 20 C.
Les températures typiques de tra:tement thermi- Typical temperatures of heat treatment
que sont: homogénisation à 1200 C environ recuit de mise en solution à 900 C what are: homogenization at about 1200 C annealing solution at 900 C
durcissement par précipitation à 450 C environ. precipitation hardening at about 450 ° C.
Des variations de la durée de la précipitation n'ont pas d'effet significatif sur les propriétés mécani- ques. La soudabilité de l'acier est bonne aussi avec de grandes sections. Les propriétés mécaniques de la zone Variations in the duration of the precipitation have no significant effect on the mechanical properties. The weldability of steel is good too with large sections. The mechanical properties of the area
soudée correspondent aux propriétés de la matière de base. welded correspond to the properties of the basic material.
lesmeilleurs résultats sont obtenus lorsque le soudage est the best results are obtained when welding is
effectué avant le recuit de mise en solution et le durcis- performed before solution annealing and hardening.
sement par précipitation. La composition de la matière de soudage est substantiellement la même que celle du métal by precipitation. The composition of the welding material is substantially the same as that of the metal
de base. Le préchauffage n'est pas nécessaire. Il est re- basic. Preheating is not necessary. He is
commandé d'utiliser une faible énergie pendant le soudage. ordered to use low energy during welding.
L'acier peut être usiné à l'état de recuit de The steel can be machined in the annealing state of
mise en solution. Les propriétés de la pièce usinée corres- dissolution. The properties of the machined part correspond to
pondent aux propriétés de l'acier martensitique AISI 4340 lay to the properties of martensitic steel AISI 4340
qui a été durci à la même valeur de dureté (30...35 HRC). which has been hardened to the same hardness value (30 ... 35 HRC).
A l'état durci par précipitation, la dureté de l'acier est de 50...53 HRC. Dans cet état, la vitesse In the hardened state by precipitation, the hardness of the steel is 50 ... 53 HRC. In this state, the speed
d'usinage en relation avec la durée de vie de la machi- in relation to the service life of the machine
ne-outil est presque deux fois plus élevée que dans le cas ne-tool is almost twice as high as in the case
de l'acier AISI 4340 durci à la dureté correspondante. Tou- hardened AISI 4340 steel with the corresponding hardness. always
tefois, dans le cas de l'acier conforme à la présente in- in the case of steel in accordance with this
vention, il est normalement non nécessaire d'exécuter vention, it is normally not necessary to
l'usinage à l'état durci par précipation parce que les chan- machining in the hardened state by precipitation because the changes
gements des dimensions pendant la précipitation sont très dimensions during precipitation are very
faibles, de 0,05%Z environ seulement. only about 0.05% Z.
A partir de l'acier de l'invention, il est possi- From the steel of the invention, it is possible
ble de fabriquer des pièces usinées spécialement, de grandes dimensions, de la façon suivante: 1. Une ébauche est préparée par moulage à partir to fabricate large, specially machined parts as follows: 1. A blank is prepared by casting from
d'un acier maraging du type décrit ci-dessus (dureté 280... a maraging steel of the type described above (hardness 280 ...
320 HV).320 HV).
2. L'ébauche est usinée grossièrement. 2. The blank is rough machined.
3. Les contraintes sont éliminées par un traite- 3. The constraints are eliminated by a
ment thermique à 800...900 C, suivi d'un refroidissement à l'air (des contraintes peuvent résulter, par exemple, d'un temperature at 800 ... 900 C, followed by air cooling (constraints may result, for example, from
usinage inégal).uneven machining).
4. L'usinage final est exécute.4. The final machining is performed.
5. Le durcissement par précipitation est effec- 5. The hardening by precipitation is effected
tué jusqu'à la durée ultime (500...800 HV) à 450...530 C, killed until the ultimate duration (500 ... 800 HV) at 450 ... 530 C,
refroidissement à l'air.air cooling.
6. La finition est exécutée.6. The finish is executed.
En comparaison du processus de fabrication de Compared to the manufacturing process of
la même pièce à partir d'un acier à outil ultradur classi- the same piece from a tool steel ultradur classi-
que, les avantages suivants sont obtenus: - au moins trois opérations d'usinage ou de traitement thermique sont évitées, - des économies sont obtenues sur le coût du traitement thermique, the following advantages are obtained: - at least three machining or heat treatment operations are avoided, - savings are obtained on the cost of heat treatment,
- des temps de livraison plus courts sont pos- - shorter delivery times are pos-
sibles, - des économies sont obtenues sur le coût de savings are obtained on the cost of
l'usinage (parce que la matière durcie n'a pas à être usi- machining (because the hardened material does not have to be machined
née),born),
- des criques et des déformations dues au trai- - cracks and deformations due to
tement thermique sont évitées.are avoided.
Des emplois possibles de l'acier conforme à l'invention sont, en particulier: Possible uses of the steel according to the invention are, in particular:
- outils de moulage sous pression pour l'alu- - die casting tools for aluminum
minium, - moules pour presse à injection et outils d'extrusion pour matières plastiques, - outils de poinçonnage et d'estampage pour métaux en feuilles, - structures résistantes à la pression pour les profondeurs de la mer, - chambres pour moteurs de roqsettes - applications aéronautiques et spatiales, - outils d'extrusion pour l'aluminium, - atterrisseur pour avions et hélicoptères, - roues et enveloppes pour pompes, - équipement hydraulique, - ressorts, minium, - molds for injection molding machines and extrusion tools for plastics, - stamping and stamping tools for sheet metals, - pressure-resistant structures for the depths of the sea, - chambers for rooster engines - aeronautical and space applications, - extrusion tools for aluminum, - landing gear for aircraft and helicopters, - wheels and casings for pumps, - hydraulic equipment, - springs,
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