FR2673197A1 - Procede de fabrication de blocs ou pieces massives en acier et pieces obtenues. - Google Patents
Procede de fabrication de blocs ou pieces massives en acier et pieces obtenues. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2673197A1 FR2673197A1 FR9101112A FR9101112A FR2673197A1 FR 2673197 A1 FR2673197 A1 FR 2673197A1 FR 9101112 A FR9101112 A FR 9101112A FR 9101112 A FR9101112 A FR 9101112A FR 2673197 A1 FR2673197 A1 FR 2673197A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- steel
- quenching
- block
- piece
- martensitic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/001—Heat treatment of ferrous alloys containing Ni
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
On définit un traitement de trempe pour atteindre les caractéristiques voulues dans une partie au moins du bloc ou pièce massive. On détermine les vitesses de refroidissement VR C et VR P du bloc à cœur et en peau pendant la trempe. On réalise le bloc en un acier dont la composition chimique a été ajustée de manière à obtenir une structure martensitique à cœur, sous l'effet de déformations induites par la trempe, bien que la vitesse de refroidissement à cœur VR C du bloc ou pièce soit inférieure à la vitesse critique de début de transformation martensitique. Un revenu approprié est effectué après la trempe. Les blocs ou pièces présentent en tout point des caractéristiques mécaniques de traction élevées et une bonne ténacité et sont soudables. Le procédé permet de définir une famille d'aciers satisfaisant aux conditions imposées par la trempe et présentant un carbone équivalent minimal.
Description
La présente invention concerne un procédé de
fabrication de blocs ou pièces massives en acier présen-
tant en tout point des caractéristiques mécaniques de
traction élevées, une bonne ténacité et une bonne soudabi-
lité. L'invention concerne également la définition d'une famille d'aciers permettant la mise en oeuvre du
procédé et les blocs ou pièces obtenues par le procédé.
L'homme de métier sait que, au moins pour les aciers hypoeutectoïdes faiblement ou moyennement alliés, les meilleures caractéristiques mécaniques sont obtenues par un traitement thermique de trempe suivie d'un revenu
qui confère au bloc ou à la pièce une structure martensi-
tique C'est ainsi que sont obtenues tous les blocs ou
pièces à haute caractéristique mécanique et bonne ténaci-
té. Cependant, ce procédé présente des limites En
effet, pour un acier déterminé, l'homme de métier consi-
dère que la vitesse de refroidissement en tout point du bloc ou de la pièce au cours de la trempe doit être
supérieure à une vitesse V 1 dite vitesse critique martensi-
tique Or, plus un bloc ou une pièce est massif, plus la vitesse de refroidissement à coeur est faible, et ceci du
simple fait des lois du transfert de chaleur.
Lorsqu'il doit réaliser des blocs ou pièces très massifs, l'homme de métier est ainsi amené à augmenter la trempabilité de l'acier, c'est-àdire à diminuer la vitesse critique martensitique et pour cela à augmenter de façon significative les teneurs en carbone et en éléments d'alliage Mais, ce faisant, il détériore d'autant plus la
soudabilité qu'il augmente les teneurs en éléments d'addi-
tion. L'homme de métier peut certes améliorer la soudabilité en gardant de bonnes caractéristiques de traction en agissant sur les conditions de réalisation du
traitement de revenu Mais alors il se trouve dans l'im-
possibilité d'obtenir de bonnes propriétés de ténacité en
particulier à basse température.
Toutes ces contradictions induisent des limita-
tions bien connues et nombreuses A titre d'exemple, l'un des meilleurs aciers connus, destiné à faire des pièces épaisses et ayant une limite d'élasticité Re O 2 supérieure ou égale à 900 M Pa n'a des propriétés garanties en limite d'élasticité que pour des épaisseurs inférieures ou égales à 4 " soit 101,6 mm, sa résilience n'est garantie que pour des températures supérieures ou égales à 18 'C et il est
difficilement soudable.
Un autre exemple est celui des aciers cryogéni-
ques, par exemple -l'acier à 9 % de nickel Un tel acier permet d'obtenir de bonnes résiliences jusqu'à 1960 C, mais sa limite d'élasticité est limitée à environ 600 M Pa et sur des épaisseurs inférieures ou égales à 50 mm; par
contre il est bien soudable.
Le but de la présente invention est donc de proposer un procédé de fabrication de pièces massives en acier et de détermination d'une famille d'aciers qui, en sortant des limites de la technique actuelle, permette de réaliser des blocs ou des pièces ayant un compromis limite d'élasticité, ténacité à basse température, soudabilité nettement amélioré par rapport à ce que l'on sait faire aujourd'hui et cela pour des blocs ou des pièces très massifs. L'objet de la présente invention est un procédé de fabrication d'un bloc ou d'une pièce massive en acier ayant en tout point des caractéristiques mécaniques de
traction élevées et une bonne ténacité et qui soit souda-
ble. Selon l'invention on définit un traitement de trempe pour atteindre les caractéristiques mécaniques voulues dans une partie au moins du bloc ou de la pièce massive, on détermine les vitesses de refroidissement V Rp et VRC du bloc ou de la pièce massive dans sa partie externe ou peau et dans sa partie centrale ou coeur, pendant la trempe, en
fonction de la géométrie du bloc ou de la pièce.
on réalise le bloc ou la pièce massive en un acier dont la composition chimique pondérale a été ajustée de manière que: l'écart entre le point B et le point M soit inférieur à 100 C, Bs étant la température de début de transformation bainitique de l'acier et Ms, la température de début de transformation martensitique,
la vitesse critique V 3 de début de transforma-
tion en ferrite et perlite de l'acier soit infé-
rieure à la vitesse de refroidissement à coeur VRC du bloc ou de la pièce massive,
la vitesse critique V 1 de début de transforma-
tion martensitique soit inférieure à la vitesse de refroidissement en peau VRP du bloc ou de la pièce massive, le carbone équivalent de l'acier soit le plus faible possible, on effectue la trempe prédéterminés sur le bloc ou la
pièce massive, de manière à obtenir une structure marten-
sitique à coeur, sous l'effet de déformations induites dans la pièce, par la trempe,
et on complète cette trempe par un revenu approprié.
L'invention est également relative à une pièce massive ou bloc en acier ayant une structure entièrement martensitique après trempe et revenu, bien que la trempe soit réalisée dans des conditions de mise en oeuvre telles que la vitesse de refroidissement à coeur de la pièce soit
inférieure à la vitesse critique de début de transforma-
tion martensitique de l'acier.
De préférence, la trempe est une trempe à l'eau.
L'acier permettant de mettre en oeuvre l'invention a une composition chimique déterminée en résolvant le problème de programmation mathématique dans lequel on cherche à minimiser le carbone équivalent: Ceq = C + Mn + Cr + Mo + V + Cu + Ni
6 5 15 -
tout en satisfaisant au moins aux trois contrairrntes suivantes: Bs Ms = 245 + 204 C + 155 Si 57 MN 20 Ni 53 Cr 62 Mo < Ae ( 1) avec de préférence AO = 100 C log V 1 = 9,81 4,62 Ceq 0,265 Mn 0,52 Ni + 0,425 Cr + 0,265 Mo + 0,925 V log Vp (m) ( 2) log V 3 = 6,36 0,43 Ceq 0,42 Mn 0,78 Ni 0,19 Cr 0,3 Mo 2 {Mo < log VRC (m) ( 3)
m représentant la massivité du bloc ou de la pièce.
A ces contraintes, on peut ajouter soit séparé-
ment soit simultanément deux contraintes supplémentai-
res: l'une relative à la dureté: Ho = 232 + 293 C + 11 Si 9,5 Mn 4,8 Ni + 3,8 Cr + 80 Mo + 532 V 2 Hvo ( 4) l'autre relative à la température de transition ductile fragile: Tc = 162 + 530 C 2 540 Si 161 Mn 48 Ni 138 i Mo + 10 Hvm ( 0,141 Mo + 0,053 Ni + 0,243 Mn + 0,710 Si
3
0,408 C 0,278) < To ( 5) Hvo et To sont des valeurs que l'homme de métier choisit pour définir les caractéristiques mécaniques qu'il
recherche sur la pièce.
Ce problème de programmation mathématique est complété par des contraintes définissant le domaine de validité des formules, à savoir:
C < 0,2 %
Si S 0,5 % Mn < 1 % 4 % S Ni < 8 % Cr < 1 % Mo < 1 %
V < 0,15 %
Cu S 0,3 %.
-Ces limitations des teneurs en éléments d'al-
liage de l'acier constituent des conditions préférentiel-
les mais il est possible d'envisager l'utilisation d'in-
tervalles de compositions plus larges.
Un tel acier mis en oeuvre par le procédé objet
de l'invention permet d'obtenir une structure martensiti-
que à coeur sur des blocs ou pièces dont la massivité m est telle que la vitesse de refroidissement à coeur VRC (m) lors de la trempe est inférieure à la vitesse critique
martensitique V 1.
Pour améliorer la ténacité d'un tel acier, on peut, de préférence, ajouter au moins 0,3 % de Mo, au moins 0,07 % de V, au moins 0,015 % d'Al, et limiter la
teneur en azote à au plus 0,015 %.
De préférence cet acier contient moins de 0,01 % de P et moins de 0,01 % de S. L'invention, enfin, est relative à tout bloc ou toute pièce fabriquée en appliquant le procédé selon l'invention, en utilisant un acier défini dans le cadre de
la mise en oeuvre de ce procédé.
La figure 1 est un schéma représentant la répartition des vitesses de refroidissement à l'intérieur
de deux plaques refroidies par une trempe.
La figure 2 est un exemple de diagramme TRC
(Transformation en Refroidissement Continu) d'un acier.
La figure 3 représente la variation de dureté d'un acier en fonction de la vitesse de refroidissement au cours d'une trempe. La figure 4 représente la variation de dureté à
l'intérieur de plaques trempées.
La figure 5 est un schéma explicatif du principe
de l'invention.
La description qui va suivre, sans être limita-
tive, va faire mieux comprendre l'invention.
Tout d'abord, il faut définir ce que l'on entend par massivité et les conséquences de cette massivité sur
le comportement d'un bloc de métal au cours d'un traite-
ment de trempe.
La massivité d'un bloc est une dimension qui caractérise les transferts de chaleur à l'intérieur de ce bloc Pour une plaque par exemple, cette dimension est l'épaisseur; pour un cylindre, c'est le diamètre; pour un bloc de forme quelconque c'est une dimension que
l'homme de métier sait déterminr au vu du dessin du bloc.
Lorsqu'un bloc préalablement chauffé à haute température est trempé, par exemple à l'eau, d'une part la vitesse de refroidissement moyenne du bloc est d'autant plus faible que le bloc est massif, et d'autre part l'écart de vitesse de refroidissement entre le coeur et la surface est d'autant plus grand que la massivité est grande C'est ce qu'indique la figure 1 En conséquence, pour des conditions de trempe déterminées, plus le bloc sera massif, plus la vitesse de refroidissement à coeur
sera faible.
Pour étudier l'effet d'une trempe sur un bloc d'acier de massivité déterminée, l'homme de métier utilise un diagramme de Transformation en Refroidissement Continu
ou diagramme TRC tel que représenté à la figure 2.
Un point du bloc d'acier a 1 dont la vitesse de refroidissement VR est supérieure à-V 1 (domaine 1) aura en fin de trempe une structure martensitique; si cette vitesse est comprise entre V 1 et V 3, la structure sera principalement bainitique; si la vitesse est inférieure
à V 3 la structure sera de la ferrite-perlite.
A ce diagramme TRC, on peut faire correspondre un diagramme représenté à la figure 3 et représentant une caractéristique mécanique telle que la dureté en fonction de la structure: c'est pour la martensite que cette caractéristique est la plus élevée, elle décroît lorsque l'on entre dans le domaine bainitique et arrive à un
plateau inférieur pour le domaine ferrite-perlite.
Sur les figures 2 et 3, on a représenté les diagrammes correspondant à deux aciers: a 1 ayant une vitesse critique de trempe V 1 et a 2, plus trempant que a 1,
ayant une vitesse critique de trempe V 1 * < V 1.
En examinant simultanément les figures 1, 2 et 3, on peut voir qu'avec l'acier a 1, la plaque d'épaisseur 2 e 1 sera entièrement martensitique, alors que la plaque d'épaisseur 2 e 2 ne le sera, sur chaque face, que sur une profondeur p 2 < e 2 Avec l'acier a par contre, les deux
plaques seront entièrement martensitiques.
Ceci permet de tracer les courbes de répartition de caractéristiques mécaniques à l'intérieur des deux
plaques représentées à la figure 4.
Ainsi, lorsqu'il cherche des caractéristiques mécaniques élevées sur des pièces massives, l'homme de métier est conduit à utiliser des aciers d'autant plus trempants que la pièce est massive Mais ce faisant, il se
heurte aux difficultés décrites-dans l'introduction.
Cependant, la transformation d'austénite en martensite présente une particularité importante, qui jusqu'ici n'a pas été utilisée pour fabriquer des blocs
ou pièces massifs à hautes caractéristiques, bonne rési-
lience et soudables.
La présente invention consiste à utiliser ce phénomène en combinant une trempe et un acier dont le diagramme TRC présente certaines caractéristiques.
La particularité de la transformation d'austé-
nite en martensite est que cette transformation se fait par un processus mécanique de clivage et s'accompagne d'un gonflement important, si bien que: l'avancement de la transformation ne dépend que de la température et pas du temps, une énergie mécanique induite dans 1 'austénite
par l'effet de contraintes de cisaillement ou de déforma-
tion élève la température de début de transformation M, un début de transformation martensitique inhibe toute transformation bainitique qui aurait pu avoir
lieu en l'absence de ce début de transformation martensi-
tique, l'élévation du point M 3 provoqué par une énergie mécanique induite dans l'austénite est d'autant plus importante que l'énergie mécanique induite est importante. Or, et en particulier sur des blocs ou pièces massifs, la répartition non linéaire des dilatations dues à la température et à la transformation martensitique induisent dans la pièce, et en particulier au front de la
transformation martensitique qui progresse depuis l'exté-
rieur vers l'intérieur du bloc, des contraintes de cisail-
lement très importantes Ces contraintes élèvent le point de transformation Ms de façon très significative; cette
élévation peut dépasser 100 C.
Si donc, on effectue une trempe d'un bloc massif constitué d'un acier ayant un diagramme TRC du type de celui qui est représenté à la figure 5, il sera possible d'obtenir une profondeur de trempe beaucoup plus élevée
que ce à quoi s'attend l'homme de métier.
En effet, la vitesse critique de trempe V 1 est d'environ 30 000 C/h, ce qui correspond à une profondeur de trempe (ou massivité) de 60 mm Mais, le point Ms se situe à 3800 C et le domaine bainitique présente un plateau pour B à 4500 C Il n'y a que 70 'C d'écart entre ces températures Sous l'effet des contraintes à l'intérieur du bloc, le point M, est élevé jusqu'à Mé,* 800 C à 1000 C
au-dessus de M 3 et donc de 4600 C à 4800 C, c'est-à-dire au-
dessus de Bs La transformation bainitique ne peut donc pas avoir lieu et la transformation martensitique a lieu pour des vitesses de refroidissement qui théoriquement peuvent aller jusqu'à la vitesse V 3 de début de transformation ferrite-perlite Dans le cas présent (figure 5), cette vitesse est de 1500 C/h et correspond à une massivité de
800 mm.
Ce diagramme correspond à un acier dont la composition est la suivante, en poids:
C = 0,095 %
Si = 0,2 Mn = 0,25 % Ni = 8 Cr = 0,2 Mo = 0,3 Ce phénomène se produit dès que la vitesse de refroidissement en peau et les contraintes d'origine thermique sont suffisantes pour que la transformation
martensitique débute en peau.
Des blocs ou plaques d'épaisseur d'au moins 400 mm réalisés avec cet acier et trempés à l'eau à partir d'une température d'austénitisation de 8000 C ont montré de façon inattendue pour l'homme de métier des structures entièrement martensitiques à coeur Cet acier a permis, après revenu entre 450 et Ac 1, d'obtenir des limites d'élasticité d'environ 900 M Pa une résilience à 60 de
Joules et il est facilement soudable car sa trempabi-
lité propre est relativement faible.
L'homme de métier exprime généralement la soudabilité à l'aide d'un critère tel que le carbone équivalent: Mn Cr + Mo + V Cu + Ni q 6 5 15 Plus le carbone équivalent est faible, meilleure
est la soudabilité.
L'acier décrit ci-dessus a un carbone équivalent Ceq égal à 0,70 et une vitesse critique de trempe de
10.000 C/h.
Si l'acier avait été utilisé selon les principes connus de l'homme de métier, il aurait fallu qu'il ait une vitesse critique de trempe inférieure à 700 'C/h soit un carbone équivalent supérieur ou égal à 0, 94 c'est-à-dire % plus élevé que l'acier réellement utilisé et donc
correspondant à une soudabilité considérablement détério-
rée par rapport à celle réellement constatée.
L'ajustement des caractéristiques mécaniques de traction et de résilience se fait à l'aide d'un traitement thermique de revenu dont les conditions sont déterminées
au cas par cas en appliquant les règles de l'art.
L'invention est donc un procédé qui consiste à tremper, par exemple à l'eau, un bloc ou une pièce massifs constitués d'un acier dont: l'écart entre le point B, et le point M est inférieur à une certaine valeur, par exemple
1000 C,
la vitesse critique martensitique V 1 est infé-
rieure à une vitesse de refroidissement criti-
que du bloc ou de la pièce, par exemple la vitesse de refroidissement en peau VRP imposée
par la trempe.
la la vitesse critique de début de transformation ferrite-perlite V 3 est inférieure à la vitesse de refroidissement à coeur V, du bloc ou de
la pièce.
la composition chimique est ajustée pour
minimiser le carbone équivalent compte tenu des contrain-
tes précédentes, à effectuer, après trempe, un traitement thermique de revenu, à une température comprise entre 450 C et Acl de façon à ajuster les caractéristiques
mécaniques de traction et de ténacité.
Les conditions de la trempe sont déterminées en fonction du type d'acier utilisé, des caractéristiques mécaniques visées, des possibilités techniques de trempe
et de la géométrie de la pièce.
Si on appelle m la massivité d'un bloc ou d'une pièce, VRC la vitesse de refroidissement à coeur et VRP la vitesse de refroidissement en peau de ce bloc ou de cette pièce, pour des conditions de trempe données, l'homme de métier sait déterminer VRC (m) et VRP (m), et par la suite,
on considérera cette grandeur comme connue.
Pour mettre en oeuvre le procédé objet de l'invention, il faut utiliser une famille d'aciers définie dans le cadre de l'invention Cette famille va maintenant
être décrite.
Tout d'abord, on exprimera la soudabilité par le critère de carbone équivalent: Mn Cr + Mo + V Cu + Ni Ceq = C + + +
6 5 15
A l'aide de la composition pondérale de l'acier, on peut calculer: la vitesse critique de trempe martensitique V 1 log V 1 = 9,81 4,62 Ceq 0,265 Mn 0,23 Ni + 0,425 Cr + 0,265 Mo + 0,925 V la vitesse critique de transformation en ferrite-perlite V 3 log V 3 = 6, 36 0,43 Ceq 0,42 Mn 0,78 Ni 0,19 Cr 0,3 Mo 2 {Mo Ces vitesses critiques sont exprimées en C/heu- re. la valeur du point Ms, début de transformation martensitique en l'absence de contraintes: Ms = 565 474 C 155 Si 33 Mn 17 Ni 17 Cr 21 Mo la valeur du point Bs correspondant au plateau de température de début de transformation bainitique: Bs = 810 270 C 90 Mn 37 Ni 70 Cr 83 Mo Des deux formules précédentes on déduit que: Bs Ms = 245 + 204 C + 155 Si 57 Mn 20 Ni
53 Cr 62 Mo.
Les caractéristiques de l'acier peuvent être également évaluées à l'aide de formules permettant de calculer: la dureté de la martensite à l'état trempé revenu (pour un revenu standard à 600 C pendant 1 h): Hvm = 232 + 293 C + 11 Si 9,5 Mn 4,8 Ni + 3,8 Cr + 80 Mo + 532 V la température de transition ductile/fragile lors d'un essai de résilience (après un revenu identique à celui défini ci- dessus):
Tc = 162 + 530 C 2 540 Si 161 Mn 48 Ni -
138 lMo + 10 x H Vm ( 0,141 Mo + 0,053 Ni + 0,243 Mn + 0,710 Si 0,408 C 0,278) Ces formules sont toutes valables dans le domaine de composition chimique suivant:
C 5 0,2 %
Si < 0,5 * Mn < 1 % 4 % Ni < 8 % Cr 1 % Mo < 1 %
V < 0,15 %
Cu < 0,3 %. L'acier appartenant à la famille concernée par l'invention devra donc satisfaire, pour un bloc ou une pièce de massivité m au système d'équation suivant: s 3 Ms < Ao ( 1) log V 1 < log VP (m) ( 2) log V 3 < log VRC (m) ( 3)
et Ceq minimal.
Il s'agit d'un problème classique de programma-
tion mathématique.
De préférence on prendra Ae = 100 C.
Ce système d'équation peut être complété pour tenir compte: soit de la dureté visée Hv et on ajoutera une contrainte supplémentaire:
Hvm 2 Hv visée.
soit de la température de transition souhaitée pour la résilience To et on ajoutera une contrainte:
Tc < To.
soit des deux contraintes précédentes.
De préférence, le problème de programmation
mathématique que l'on résoud comprendra cinq contrain-
tes: Bs Ms ' Ae ( 1) log V 1< log VRP (m) ( 2) log V 3 < log VRC (m) ( 3) Hvm > Hv visée ( 4)
T < TO ( 5)
et l'on minimisera le carbone équivalent, Ceq minimal.
Cette résolution se faisant dans le domaine de
validité des formules tel qu'il est défini plus haut.
De plus, la ténacité peut être affectée par une
coségrégation aux joints des grains de phosphore accompa-
gné de manganèse, chrome, nickel Mais le phosphore peut être piégé à l'intérieur des grains par du molybdène pour autant que celui-ci ne réagisse pas avec le carbone, ces
réaction ayant lieu au cours du revenu.
Afin d'améliorer la ténacité de l'acier, on ajoute simultanément au moins 0,3 % de Mo pour piéger le phosphore, au moins 0, 070 % de V pour piéger le carbone
par formation de précipités de carbures de vanadium.
au moins 0,015 % d'Al au plus 0,015 t d'azote, de façon, d'une part à former des nitrures d'aluminium pour contrôler le grain au cours de l'austénitisation, d'autre part à piéger suffisamment d'azote à l'aide de l'aluminium pour favoriser la réaction du vanadium avec le carbone de préférence à une réaction avec l'azote et de ce
fait laisser du molybdène libre pour piéger le phosphore.
Il est également souhaitable de limiter les teneurs en P et S. On aura de préférence:
P < 0,01 %
S < 0,01 %
afin d'améliorer la résilience.
On obtient ainsi, par exemple, un acier dont la composition pondérale est:
C = 0,101 %
Si = 0,198 % Mn = 0,273 % Ni = 5,943 %
Cr= 0,205 % -
Mo = 0,471 %
V = 0,083 %
Cu = 0,107 %
P < 0,010 %
S < 0,010 %.
Un tel acier a une vitesse critique martensiti-
que V 1 de: 71 C/s qui correspond à la vitesse de refroi-
dissement à coeur d'une plaque d'épaisseur 25 mm trempée
à l'eau.
Or cet acier permet d'obtenir une structure martensitique à coeur de plaques d'épaisseur d'au moins mm, ce qui, pour l'homme de métier, aurait exigé une
vitesse critique de trempe V 1 inférieure à 28 C/s.
L'acier pris en exemple a un carbone équivalent
de Ceq = 0,702 %.
Si la vitesse critique V 1 avait été inférieure à 28 C/s le carbone équivalent aurait été de: Ceq = 0,788 soit 12 % de plus
et la soudabilité aurait été détériorée d'autant.
Après une trempe et un revenu à 620 C de l'acier pris en exemple on obtient les caractéristiques mécaniques suivantes: Re 02 = 995 M Pa, Rm = 1048 M Pa,
Kc V = 81 Joules à 85 C.
Ce qui est un résultat excellent.
De plus, pour améliorer les performances de ces aciers on peut:
limiter les teneurs en As, Sb, Sn pour amélio-
rer la ténacité, ajouter du Ti, Zr, Nb, B, Co, W pour améliorer
les caractéristiques de traction ou augmenter la trempabi-
lité sans modifier le carbone équivalent (c'est notamment
le cas pour le B).
L'invention concerne également tous les blocs ou pièces réalisées à l'aide du procédé objet de l'invention
en utilisant un acier conforme à l'invention.
Ces blocs ou pièces présentent après trempe et revenu une structure entièrement martensitique, bien que la vitesse de refroidissement à coeur VRC de la pièce pendant la trempe soit inférieure à la vitesse critique de
début de transformation martensitique.
Claims (8)
1. Procédé de fabrication d'un bloc ou d'une
pièce massive en acier ayant en tout point des caractéris-
tiques mécaniques de traction élevées et une bonne téna-
cité et qui soit soudable, caractérisé par le fait: qu'on définit un traitement de trempe pour atteindre les caractéristiques mécaniques voulues dans une partie au moins du bloc ou de la pièce massive, qu'on détermine les vitesses de refroidissement VR, et VRC du bloc ou de la pièce massive dans sa partie externe ou peau et dans sa partie centrale ou coeur, pendant la trempe, en fonction de la géométrie du bloc ou de la pièce. qu'on réalise le bloc ou la pièce massive en un acier dont la composition chimique pondérale a été ajustée de manière que: l'écart entre le point Bs et le point Ms soit inférieur à 100 'C, B étant la température de début de transformation bainitique de l'acier et Ms, la température de début de transforma tion martensitique,
la vitesse critique V 3 de début de transforma-
tion en ferrite et perlite de l'acier soit inférieure à la vitesse de refroidissement à coeur VRC du bloc ou de la pièce masive,
la vitesse critique V 1 de début de transforma-
tion martensitique soit inférieure à la vitesse de refroidissement en peau VRP du bloc ou de la pièce massive, le carbone équivalent de l'acier est le plus faible possible, qu'on effectue la trempe prédéterminée sur le bloc ou la
pièce massive, de manière-à obtenir une structure marten-
sitique à coeur, sous l'effet de déformations induites dans la pièce, par la trempe,
et qu'on complète cette trempe par un revenu approprié.
2. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que la trempe est une trempe à l'eau.
3 Pièce massive ou bloc en acier présentant en tout point des caractéristiques mécaniques de traction élevées et une bonne ténacité après trempe et revenu et qui présente de plus une bonne soudabilité, caractérisée par le fait que la structure de la pièce est entièrement martensitique depuis sa partie externe ou peau, jusqu'à sa partie centrale ou coeur, bien que la trempe soit réalisée dans des conditions de mise en oeuvre telles que la vitesse de refroidissement à coeur VC de la pièce soit
inférieure à la vitesse critique de début de transforma-
tion martensitique, la composition chimique de l'acier
étant choisie et ajustée de manière que le carbone équiva-
lent de la composition soit le plus faible possible et que la transformation martensitique puisse se produire à coeur
sous l'effet de la déformation induite par la trempe.
4. Pièce selon la revendication 3 obtenue par le procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que la composition chimique pondérale de l'acier satisfait au système de programmation mathématique suivant Bs Ms = 245 + 204 C + 155 Si 57 Mn 20 Ni 53 Cr 62 Mo S AO log V 1 = 9,81 4,62 Ceq 0,265 Mn 0,52 Ni + 0,425 Cr + 0,265 Mo + 0,925 V log VRP (m) log V 3 = 6, 36 0,43 Ceq 0,42 Mn 0,78 Ni 0,19 Cr
0,3 Mo 2 {Mo < log VRC (m).
Mn Cr + Mo + V Cu + Ni Ceq = C + 6 + + minimal
6 5 15
et en ce que
C 0,2 %
-Si < 0,5 % Mn 1 4 % 5 Ni 8 % Cr < 1 % Mo 1 %
V < 0,15 %
Cu < 0,3 %.
5. Pièce selon la revendication 4, caractérisée en outre en ce que sa composition chimique pondérale satisfait à la relation: Hvm = 232 + 293 C + 11 Si -9,5 Mn 4,8 Ni + 3,8 Cr + 80 Mo + 532 V > Hvo, Hvm représentant la dureté de la pièce et Hvo une valeur fixée à l'avance en fonction de la limite d'élasticité
recherchée pour la pièce.
6. Pièce selon l'une quelconque des revendica-
tions 4 et 5, caractérisée en ce que la composition chimique pondérale satisfait en outre la relation: Tc = 162 + 530 C 2 540 Si 161 Mn 48 Ni 138 {Mo Hvm + 10 ( 0,141 Mo + 0,053 Ni + 0,243 Mn + 0,710 Si
3
0,408 C 0,278) To, T O étant la température de transition ductile, fragile de l'acier et TO une valeur souhaitée de la température de transition.
7 Pièce selon l'une quelconque des revendica-
tions 4 à 6, caractérisée en ce que l'acier contient en outre: plus de 0, 3 % de Mo plus de 0,07 % de V une proportion d'Al supérieure ou égale à
0,015 %
une proportion d'azote inférieure à 0,015 %.
8. Pièce selon l'une quelconque des revendica-
tions 3 à 7, caractérisée en ce que l'acier contient: moins de 0,01 % de P moins de 0,01 % de S.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9101112A FR2673197B1 (fr) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | Procede de fabrication de blocs ou pieces massives en acier et pieces obtenues. |
| EP92400092A EP0497642A1 (fr) | 1991-01-31 | 1992-01-14 | Procédé de fabrication de blocs ou pièces massives en acier et pièces obtenues |
| JP1400492A JPH0693330A (ja) | 1991-01-31 | 1992-01-29 | 中実の鋼製ブロックまたは部品およびその製造方法 |
| CA 2060410 CA2060410A1 (fr) | 1991-01-31 | 1992-01-30 | Procede de fabrication de blocs ou pieces massives en acier et pieces obtenues |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9101112A FR2673197B1 (fr) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | Procede de fabrication de blocs ou pieces massives en acier et pieces obtenues. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2673197A1 true FR2673197A1 (fr) | 1992-08-28 |
| FR2673197B1 FR2673197B1 (fr) | 1994-02-04 |
Family
ID=9409245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9101112A Expired - Fee Related FR2673197B1 (fr) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | Procede de fabrication de blocs ou pieces massives en acier et pieces obtenues. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0497642A1 (fr) |
| JP (1) | JPH0693330A (fr) |
| CA (1) | CA2060410A1 (fr) |
| FR (1) | FR2673197B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6187302B1 (en) | 1997-12-30 | 2001-02-13 | L'oreal S.A. | Multi-component reducing agent and process for permanently reshaping the hair using this agent |
| US6238658B1 (en) | 1997-12-30 | 2001-05-29 | L'oreal S.A. | Oxidizing agent containing several components and process for permanently reshaping the hair using this agent |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3444011A (en) * | 1963-11-18 | 1969-05-13 | Yawata Seitetsu Kk | Low-temperature tough steel |
| FR2307879A1 (fr) * | 1975-04-18 | 1976-11-12 | Siderurgie Fse Inst Rech | Toles en acier au nickel pour utilisation a basse temperature |
| JPS6240313A (ja) * | 1985-08-15 | 1987-02-21 | Kawasaki Steel Corp | 極厚調質鋼材の製造方法 |
| JPS6425951A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-27 | Kobe Steel Ltd | Alloy steel for thick steel forgings of cryogenic use |
-
1991
- 1991-01-31 FR FR9101112A patent/FR2673197B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-14 EP EP92400092A patent/EP0497642A1/fr not_active Withdrawn
- 1992-01-29 JP JP1400492A patent/JPH0693330A/ja active Pending
- 1992-01-30 CA CA 2060410 patent/CA2060410A1/fr not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3444011A (en) * | 1963-11-18 | 1969-05-13 | Yawata Seitetsu Kk | Low-temperature tough steel |
| FR2307879A1 (fr) * | 1975-04-18 | 1976-11-12 | Siderurgie Fse Inst Rech | Toles en acier au nickel pour utilisation a basse temperature |
| JPS6240313A (ja) * | 1985-08-15 | 1987-02-21 | Kawasaki Steel Corp | 極厚調質鋼材の製造方法 |
| JPS6425951A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-27 | Kobe Steel Ltd | Alloy steel for thick steel forgings of cryogenic use |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| MEMOIRES SCIENTIFIQUES DE LA REVUE DE METALLURGIE. vol. 84, no. 4, Avril 1987, PARIS FR pages 195 - 204; P.PAHUTA: 'Aciers à structure martensitique pour utilisations cryogéniques' * |
| METAL SCIENCE AND HEAT TREATMENT. vol. 23, no. 3-4, Avril 1981, NEW YORK US pages 229 - 234; P.V.SKLYUEV: 'Methods of calculating critical hardening rates and the hardness of intermediate productions of constructional steels' * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 11, no. 229 (C-436)(2676) 25 Juillet 1987 & JP-A-62 040 313 ( KAWASAKI STEEL ) 21 Février 1987 * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 13, no. 208 (C-596)(3556) 16 Mai 1989 & JP-A-1 025 951 ( KOBE STEEL ) 27 Janvier 1989 * |
| STAHL UND EISEN. vol. 96, no. 23, 18 Novembre 1976, DUSSELDORF DE pages 1168 - 1176; E.SCHMIDTMANN ET AL: 'Influence de contraintes de compression sur le comportement à la transformtion lors de la trempe de grosses pièces de forge en acier 21CrMoV 5 11' * |
| VDI ZEITSCHRIFT. vol. 120, no. 17, Septembre 1978, DUSSELDORF DE pages 775 - 789; K.ACHTELIK ET AL: 'Verg}tungsstahlguss f}r Gussst}cke mit Wanddicken }ber 100mm' * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6187302B1 (en) | 1997-12-30 | 2001-02-13 | L'oreal S.A. | Multi-component reducing agent and process for permanently reshaping the hair using this agent |
| US6238658B1 (en) | 1997-12-30 | 2001-05-29 | L'oreal S.A. | Oxidizing agent containing several components and process for permanently reshaping the hair using this agent |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0693330A (ja) | 1994-04-05 |
| CA2060410A1 (fr) | 1992-08-01 |
| EP0497642A1 (fr) | 1992-08-05 |
| FR2673197B1 (fr) | 1994-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2161740C (fr) | Acier faiblement allie pour la fabrication de moules pour matieres plastiques ou pour caoutchouc | |
| CA2595609C (fr) | Procede de fabrication de toles d'acier austenitique fer-carbone-manganese et toles ainsi produites | |
| CA2506347C (fr) | Procede pour fabriquer une tole en acier resistant a l'abrasion et tole obtenue | |
| CA2533023C (fr) | Procede de fabrication de toles d'acier austenitique fer-carbone-manganese, a haute resistance, excellente tenacite et aptitude a la mise en forme a froid, et toles ainsi produites | |
| CA2276911C (fr) | Tole d'acier laminee a chaud et a froid revetue et comportant une tres haute resistance apres traitement thermique | |
| CA2847809C (fr) | Acier lamine durcissant par precipitation apres formage a chaud et/ou trempe sous outil a tres haute resistance et ductilite et son procede de fabrication | |
| FR2796083A1 (fr) | Procede de fabrication de bandes en alliage fer-carbone-manganese, et bandes ainsi produites | |
| FR2757877A1 (fr) | Acier et procede pour la fabrication d'une piece en acier mise en forme par deformation plastique a froid | |
| FR2493191A1 (fr) | Cydindre de laminage a froid fabrique par coulee et son procede de fabrication | |
| EP0717116A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce en acier de construction mécanique et pièce ainsi fabriquée | |
| EP1339880B1 (fr) | Procede pour fabriquer une bande ou une piece decoupee dans une bande en acier maraging laminee a froid | |
| EP1627092A1 (fr) | Tole laminee a froid et aluminiee en acier dual phase a tres haute resistance pour ceinture anti-implosion de televiseur, et procede de fabrication de cette tole | |
| EP0571521B1 (fr) | Fil metallique comportant un substrat en acier ayant une structure de type martensite revenue ecrouie, et un revetement | |
| EP0845544B1 (fr) | Produit sidérurgique en acier ayant une structure bainitique et procédé pour la fabrication du produit sidérurgique | |
| EP1099769B1 (fr) | Procédé de réalisation d'une bande de tôle laminée à chaud à très haute résistance, utilisable pour la mise en forme et notamment pour l'emboutissage | |
| FR2673197A1 (fr) | Procede de fabrication de blocs ou pieces massives en acier et pieces obtenues. | |
| CA2342256C (fr) | Acier lamine a chaud a tres haute limite d'elasticite et resistance mecanique utilisable notamment pour la realisation de piece de vehicules automobiles | |
| CH639137A5 (en) | Process for the manufacture of steel reinforcements for concrete | |
| EP0902094B1 (fr) | Procédé de fabrication d'une pièce de mécanique en acier comportant au moins une partie durcie superficiellement par un traitement de trempe par induction et pièce obtenue | |
| EP0835945B1 (fr) | Tôle d'acier laminé à chaud pour emboutissage profond | |
| EP0876515B1 (fr) | Fil-machine adapte au renforcement d'articles en matieres plastiques ou en caoutchouc | |
| EP0748877A1 (fr) | Procédé de réalisation d'une bande de tÔle d'acier laminée à chaud à très haute limite d'élasticité et tÔle d'acier obtenue | |
| FR2488279A1 (fr) | Traitement par refroidissement accelere de barres en acier dans la chaude de laminage | |
| EP0487443A1 (fr) | Tôle en acier à usage électrique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ER | Errata listed in the french official journal (bopi) |
Free format text: 35/92 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20100930 |