FR2666820A1 - Composition for the manufacture of a tool steel - Google Patents
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Abstract
Description
Composition pour la fabrication d'un acier pour outils
La présente invention concerne la production d'aciers pour outils de préférence d'aciers rapides et se rapporte notamment à un matériau composite nouveau contenant des éléments des terres rares et des constituants d'alliage pour réaliser ces aciers.Composition for manufacturing tool steel
The present invention relates to the production of tool steels, preferably high-speed steels and relates in particular to a new composite material containing rare earth elements and alloying constituents for producing these steels.
De nombreux aciers rapides et autres aciers pour outils sont fabriqués en coulant l'acier avec des constituants d'alliage qui sont choisis en fonction des caractéristiques de l'acier et/ou des traitements thermiques. L'acier rapide est produit par une addition de constituants d'alliage comprenant le tungstène (W) le molybdène (Mo), le chrome (Cr), le manganèse (Mn) et le vanadium (V). Many high-speed steels and other tool steels are produced by casting the steel with alloying constituents which are chosen according to the characteristics of the steel and / or heat treatments. High-speed steel is produced by the addition of alloying constituents including tungsten (W) molybdenum (Mo), chromium (Cr), manganese (Mn) and vanadium (V).
Un certain type d'acier spécial est traité avec l'addition de métal "micsh" qui est un mélange des éléments des terres rares du groupe cérium. A certain type of special steel is treated with the addition of metal "micsh" which is a mixture of the rare earth elements of the cerium group.
Cependant, ce métal "micsh" classique est très onéreux car sa production implique de nombreuses étapes de traitement dont la pulvérisation, la fusion, le raffinage, la conversion, le traitement chimique et la concentration à partir d'un minerai, brut. However, this classic "micsh" metal is very expensive because its production involves many processing steps including spraying, smelting, refining, conversion, chemical treatment and concentration from a raw ore.
Selon l'invention, une composition destinée à la fabrication d'un acier pour outils est essentiellement constituée par un minerai brut pulvérisé d'olivine, des constituants d'alliage nécessaires, et de l'acide stéarique en tant que liant. According to the invention, a composition intended for the manufacture of a tool steel is essentially constituted by a crude ore pulverized with olivine, the necessary alloy constituents, and stearic acid as a binder.
L'olivine que l'on trouve en Corée contient de nombreuses espèces de métaux des terres rares. La composition comporte à titre d'exemple 40 à 45 % en poids du minerai brut pulvérisé d'olivine propre au frittage, 10-12 % en poids de chrome (Cr) à 99 %, 35-40 % en poids de molybdène (Mo) à 65 %, 5-8 % en poids de tungstène (W) à 70 % et 3-10 % en poids d'acide stéarique. The olivine found in Korea contains many species of rare earth metals. The composition comprises by way of example 40 to 45% by weight of the crude ore pulverized with olivine suitable for sintering, 10-12% by weight of chromium (Cr) at 99%, 35-40% by weight of molybdenum (Mo ) at 65%, 5-8% by weight of tungsten (W) at 70% and 3-10% by weight of stearic acid.
La composition selon l'invention peut être mélangée et comprimée en lingots ou en une autre forme par moulage à la presse hydraulique. La composition est incorporée dans le bain de coulée pour fournir un acier rapide pour outils. The composition according to the invention can be mixed and compressed into ingots or another form by molding with a hydraulic press. The composition is incorporated into the casting bath to provide high speed tool steel.
Ainsi, l'acier rapide peut être produit par un traitement dans lequel on coule de la fonte ou ferraille "scrap iron" ou de l'acier avec un matériau composite selon l'invention, d'autres éléments d'alliage et du carbone ; l'acier résultant est soumis à un traitement thermique. Les autres éléments peuvent être constitués par du vanadium et du cobalt. Thus, high-speed steel can be produced by a treatment in which cast iron or scrap iron is scrap or steel with a composite material according to the invention, other alloying elements and carbon; the resulting steel is subjected to a heat treatment. The other elements can consist of vanadium and cobalt.
On peut alors obtenir un acier rapide ayant une excellente dureté et de bonnes caractéristiques physiques avec une composition de C 0,65-2,50 % en poids,
Mn 0,35-0,95 % en poids, Cr 1,0-5,0 % en poids, W 1,602,40 % en poids, Mo 5,40-6,50 % en poids, V 1,00 - 3,00t en poids, Co 4,5-12 % en poids, le reste étant constitué par Fe et les impuretés inévitables.A high-speed steel having excellent hardness and good physical characteristics can then be obtained with a composition of C 0.65-2.50% by weight,
Mn 0.35-0.95% by weight, Cr 1.0-5.0% by weight, W 1.602.40% by weight, Mo 5.40-6.50% by weight, V 1.00 - 3 , 00t by weight, Co 4.5-12% by weight, the remainder consisting of Fe and the inevitable impurities.
La grande quantité de laitier provenant de la composition dans la coulée facilite la désoxydation et l'opération de rinçage, et l'on peut alors couler les métaux des terres rares et les éléments d'alliage du matériau composite pour produire les alliages de l'acier rapide. The large amount of slag from the composition in the casting facilitates deoxidation and the rinsing operation, and the rare earth metals and alloying elements of the composite material can then be cast to produce the alloys of the high-speed steel.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants de modes de réalisation préférés. The invention will be better understood using the following examples of preferred embodiments.
EXEMPLE 1.EXAMPLE 1.
On pulvérise le minerai brut d'olivine pour obtenir une poudre ayant une granulométrie de 0,18 mm (80 mesh). The crude olivine ore is pulverized to obtain a powder having a particle size of 0.18 mm (80 mesh).
On mélange intimement et on comprime dans une presse hydraulique d'une puissance de 300 tonnes 200 kg de cette poudre d'olivine pulvérisée ; 52 kg de concen tré de Cr à 99 % ; 170 kg d'un concentré de Mo à 65 % 28 kg d'un concentré de W à 70 % et 20 kg d'acide stearique pour former une masse de disques en forme de pièces hexagonales. Cette composition est similaire à un type de métal "micsh" pour réaliser un acier rapide et qui est désigné ci-après "Jooil micsh metal". Intimately mixed and compressed in a hydraulic press with a power of 300 tonnes 200 kg of this pulverized olivine powder; 52 kg of 99% Cr concentration; 170 kg of a 65% Mo concentrate 28 kg of a 70% W concentrate and 20 kg of stearic acid to form a mass of discs in the form of hexagonal pieces. This composition is similar to a type of metal "micsh" for producing high-speed steel and which is designated below as "Jooil micsh metal".
EXEMPLE 2.EXAMPLE 2.
Le matériau composite de l'exemple 1 (Jooil micsh metal) est utilisé pour réaliser un acier rapide en utilisant un four à induction haute fréquence avec les étapes suivantes (1) on charge 200 kg de fonte ou ferraille ("scrap iron") (composition C 0,1-0,15 * en poids ; Si 0,15 g en poids ; Mn 0,35 % en poids ; P 0,03 % en poids ; S 0,035 % en poids) dans un four de fusion et l'on chauffe jusqu'à l'état de fusion. The composite material of Example 1 (Jooil micsh metal) is used to make high-speed steel using a high-frequency induction furnace with the following steps (1) 200 kg of cast iron or scrap is loaded ("scrap iron") ( composition C 0.1-0.15 * by weight; Si 0.15 g by weight; Mn 0.35% by weight; P 0.03% by weight; S 0.035% by weight) in a melting furnace and l 'it is heated to the melting state.
On ajoute ensuite 7 kg de carbone et 100 kg de la composition (Jooil micsh metal). Then added 7 kg of carbon and 100 kg of the composition (Jooil micsh metal).
(2) on charge en continu dans le four 200 kg de fonte ou ferraille, et 7 kg de carbone, 10,5 Kg de V, 50 kg de Co et 250 kg de Jooil micsh metal sont ajoutés au bain de fusion.(2) 200 kg of cast iron or scrap are continuously loaded into the oven, and 7 kg of carbon, 10.5 kg of V, 50 kg of Co and 250 kg of Jooil micsh metal are added to the melt.
(3) on charge en continu dans le four 300 kg de fonte ot ferraille et 55 kg de Co et 200 kg de Jooil micsh metal sont ajoutés au bain de fusion.(3) 300 kg of cast iron and scrap are continuously loaded into the oven and 55 kg of Co and 200 kg of Jooil micsh metal are added to the melt.
(4) on charge dans le four 100 kg de fonte ou ferraille tout en éliminant le laitier de façon continue.(4) 100 kg of cast iron or scrap is loaded into the oven while eliminating the slag continuously.
(5) le bain de fusion est désoxydé et réduit avec Ti, Al et Mn. On procède alors à la percée et on coule à une température d'au moins 1650"C pour réaliser des lingots d'acier rapide.(5) the melt is deoxidized and reduced with Ti, Al and Mn. We then pierce and pour at a temperature of at least 1650 "C to produce ingots of high speed steel.
La composition de Jooil micsh metal entre en fusion à 12500C et fond complètement à 1420"C, la couche de laitier se formant lors de la réalisation de l'allia- ge à 15200C. The composition of Jooil micsh metal melts at 12500C and melts completely at 1420 "C, the layer of slag forming when the alloy is produced at 15200C.
L'importance de la couche de laitier produite par l'utilisation du Jooil micsh metal dans le bain de fusion protège celui-ci de la pénétration d'impuretés de l'oxydation par l'air, augmente le rendement, micronise la structure cristalline de l'acier par une action favorisant la dissolution des éléments des terres rares et de carbone dans le métal. The importance of the slag layer produced by the use of Jooil micsh metal in the molten bath protects it from the penetration of impurities from oxidation by air, increases the yield, micronizes the crystal structure of steel by an action promoting the dissolution of rare earth elements and carbon in the metal.
EXEMPLE 3.EXAMPLE 3.
Le tableau ci-après presente des comparaisons de traitement thermique pour l'acier rapide classique (SKH 59) et l'acier correspondant à SKH 59 réalisé avec la composition de la présente invention. The table below presents heat treatment comparisons for conventional high-speed steel (SKH 59) and the steel corresponding to SKH 59 produced with the composition of the present invention.
Forgea- Recuit Trempe Revenu Préchauf- Dureté
ge fage (HRC)
1080 - 800 - 1170 - 520 - 840 C 65
Traite- 1110 C 880 C 1210 C 580 C ment thermique classique (compa- fini avant raisons) stable trempe
refroi
disse
ment 930"
Selon l'inven- 1100- 850- 1150- 500- 880 C 67,5 tion 1130 C 950 C 1200 C 550 C
fini avant
stable trempe
refroi
disse
ment
950 C
EXEMPLE 4.Forgea- Annealing Tempering Tempered Preheating- Hardness
age fage (HRC)
1080 - 800 - 1170 - 520 - 840 C 65
Treats - 1110 C 880 C 1210 C 580 C conventional heat (compared before reasons) stable quenching
refroi
say
930 "
According to the invention- 1100- 850- 1150- 500- 880 C 67.5 tion 1130 C 950 C 1200 C 550 C
finished before
stable tempering
refroi
say
is lying
950 C
EXAMPLE 4.
Les résultats des essais des caractéristiques physiques de l'acier réalisé avec la composition selon l'invention sont les suivants
Résistance à la limite allongement dureté rupture par élastique traction
(kg/mm2) (kg/mm2) (%) (HCR)
91,3-105,5 45-75,7 8.0-18,0 64-67,5
EXEMPLE 5.The results of the tests of the physical characteristics of the steel produced with the composition according to the invention are the following
Resistance to the limit elongation hardness rupture by elastic traction
(kg / mm2) (kg / mm2) (%) (HCR)
91.3-105.5 45-75.7 8.0-18.0 64-67.5
EXAMPLE 5.
L'analyse de la composition de l'acier rapide de l'exemple 2 est la suivante (unité : % en poids)
Compo- C Si Mn P S Cr Mo W V sition éprou- 0,99 1,10 0,52 0,025 0,045 4,71 6,00 2,30 1,47 vette 1 éprou- 1,13 0,65 0,35 0,025 0,002 4,68 5,46 1,66 1,05 vette 2
EXEMPLE 6.The analysis of the composition of the high-speed steel of Example 2 is as follows (unit:% by weight)
Compo- C Si Mn PS Cr Mo WV sition test- 0.99 1.10 0.52 0.025 0.045 4.71 6.00 2.30 1.47 vette 1 test- 1.13 0.65 0.35 0.025 0.002 4.68 5.46 1.66 1.05 vette 2
EXAMPLE 6.
Les résultats de l'analyse chimique et les propriétés physiques (selon les services métallurgiques américains), (en % en poids) sont les suivants Echantillon C P S Mn Si Ni Cr Mo Cu Co V W
N 1 165 0.023 0.019 0,30 0,26 0,28 2,25 0,40 0.56 (*SUJ-4) dureté 47,5 Rc
N 2 1,38 0,032 0,039 0,23 0,69 0,015 3,70 4,75 0,062 7,1 2.90 9,8 (*SKH-56)
EXEMPLE 7.The results of the chemical analysis and the physical properties (according to the American metallurgical services), (in% by weight) are the following Sample CPS Mn Si Ni Cr Mo Cu Co VW
N 1 165 0.023 0.019 0.30 0.26 0.28 2.25 0.40 0.56 (* SUJ-4) hardness 47.5 Rc
N 2 1.38 0.032 0.039 0.23 0.69 0.015 3.70 4.75 0.062 7.1 2.90 9.8 (* SKH-56)
EXAMPLE 7.
Les résultats de l'analyse chimique de l'olivine sont les suivants
SiO2 44,13* A1203 14,27 % Fe203 11,48 MgO 10,15%
CaO 10,80% Cr203 0,48% perte au feu 0,67%
EXEMPLE 8.The results of the chemical analysis of olivine are as follows
SiO2 44.13 * A1203 14.27% Fe203 11.48 MgO 10.15%
CaO 10.80% Cr203 0.48% loss on ignition 0.67%
EXAMPLE 8.
Le minerai brut d'olivine en provenant de Corée est analysé au tableau 1. The crude olivine ore from Korea is analyzed in Table 1.
Tableau 1. Résultats de l'analyse atomique du minerai brut d'olivine
Nombre atomique Désignation Symbole Teneur
21 Scandium Sc 3,5 ppm
39 Yttrium Y 4,2 ppm
57 Lanthane La 9,5 ppm
58 Cérium Ce 13,0 ppm
59 Proséodynium Pr 0,5 ppm
60 Néodymium Nd 7,0 ppm
62 Samarium Sm 1,0 ppm
63 Europium Eu 0,2 ppm
64 Gadolium Gd 1,0 ppm
66 Dysprosium Dy 0,6 ppm
67 Holmium Ho 0,1 ppm
68 Erbium Er 0,1 ppm
69 Trulium Tm 0,1 ppm
70 Ytterbium Yb 0,3 ppm
11 Sodium Na 1,0 %
12 Magnésium Mg 10,0 %
13 Aluminium Al 10,0 g
14 Silicium Si 10,0 %
20 Calcium Ca 1,0 *
22 Titane Ti 1,0 %
23 Vanadium V 0,01 t
24 Chrome Cr 0,1 %
25 Manganèse Mn 0,1 %
26 Fer Fe 10,0 %
27 Cobalt Co 0,01 *
28 Nickel Ni 0,1 %
29 Cuivre Cu 0,01 %
38 Strontium Sr 0,1 %
40 Zirconium Zr 0,1 *
42 Molybdène Mo 0,001 %
50 Etain Sn 0,01 %
83 Bismuth Bi 0,001 %
Le matériau composite selon la présente invention est utile dans l'étape de fusion d'autres types d'aciers pour outils ou de métaux selon le cas.Table 1. Results of atomic analysis of raw olivine ore
Atomic number Designation Symbol Content
21 Scandium Sc 3.5 ppm
39 Yttrium Y 4.2 ppm
57 Lanthanum La 9.5 ppm
58 Cerium Ce 13.0 ppm
59 Proseodynium Pr 0.5 ppm
60 Neodymium Nd 7.0 ppm
62 Samarium Sm 1.0 ppm
63 Europium Eu 0.2 ppm
64 Gadolium Gd 1.0 ppm
66 Dysprosium Dy 0.6 ppm
67 Holmium Ho 0.1 ppm
68 Erbium Er 0.1 ppm
69 Trulium Tm 0.1 ppm
70 Ytterbium Yb 0.3 ppm
11 Sodium Na 1.0%
12 Magnesium Mg 10.0%
13 Aluminum Al 10.0 g
14 Silicon Si 10.0%
20 Calcium Ca 1.0 *
22 Titanium Ti 1.0%
23 Vanadium V 0.01 t
24 Chrome Cr 0.1%
25 Manganese Mn 0.1%
26 Iron Fe 10.0%
27 Cobalt Co 0.01 *
28 Nickel Ni 0.1%
29 Copper Cu 0.01%
38 Strontium Sr 0.1%
40 Zirconium Zr 0.1 *
42 Molybdenum Mo 0.001%
50 Tin Sn 0.01%
83 Bismuth Bi 0.001%
The composite material according to the present invention is useful in the step of melting other types of tool steels or metals as the case may be.
L'acier pour outil selon l'invention présente une excellente dureté et de bonnes caractéristiques physiques et les résultats des essais de l'examen aux ultrasons, de l'examen radiographique et de l'examen particulaire magnétique sont satisfaisants. The tool steel according to the invention has excellent hardness and good physical characteristics and the results of the tests of the ultrasound examination, the radiographic examination and the magnetic particle examination are satisfactory.
Dans de présent texte, -l'unite "kg/mm2" adoptée pour désigner certaines caractéristiques physiques signifie "9,8; MPa", - et l'unité "HRC" "HCR" ou "Rc" adoptée pour désigner la dureté signifie "dureté Rockwell C" ("Hardness C Rockwell"). In this text, the unit "kg / mm2" adopted to designate certain physical characteristics means "9.8; MPa", - and the unit "HRC" "HCR" or "Rc" adopted to designate the hardness means "Hardness C Rockwell".
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR9011407A FR2666820A1 (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Composition for the manufacture of a tool steel |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR9011407A FR2666820A1 (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Composition for the manufacture of a tool steel |
Publications (1)
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Family
ID=9400350
Family Applications (1)
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| FR9011407A Withdrawn FR2666820A1 (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Composition for the manufacture of a tool steel |
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| FR (1) | FR2666820A1 (en) |
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- 1990-09-14 FR FR9011407A patent/FR2666820A1/en not_active Withdrawn
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