FR2751348A1 - Acier pour outils de mise en forme - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un acier obtenu par la métallurgie des poudres, formé à partir d'une poudre pré-alliée de haute pureté, agglomérée, densifiée. Selon l'invention l'acier a la composition pondérable suivante: Manganèse < 1%, Silicium < 1%, Chrome < 1%, Molybdène 6 à 20%, Vanadium < 1%, Tungstène < 12%, Soufre =< 0,020%, Phosphore =< 0,030%, Oxygène =< 100 ppm, Cobalt 24-32%, Azote 0,050-0,080%, Aluminium < 0,020%, Carbone < 0,10%. Le complément étant du fer plus les impuretés caractéristiques de la pratique de la fabrication de l'acier, ledit acier ayant une dispersion essentiellement composée de la phase Laves Fe**2 molybdène.

Description

Acier pour outils de mise en forme
La présente invention a pour objet un acier obtenu par la métallurgie des poudres.

Ces aciers,obtenus à partir d'une poudre pré-alliée agglomérée avec seulement un compactage isostatique, sont les premiers aciers frittés vraiment isotropiques.

Avec ce procédé on fabrique des barres pleines, creuses, on peut produire également des outils de moyennes dimensions.

L' acier selon l'invention est caractérisé en ce que l'alliage a la composition suivante
Fourchette préférée Fourchette large
Manganèse 0,50-0,70 % v 1%
Silicium C 0,30 % 4 1%
Chrome < 0,30 %
Molybdène 19-20 % 6-20%
Vanadium 0,10-0,30 % 1%
Tungstène < 1% < 12% Soufre # 0,015 % # 0,20 %
Phosphore 4 0,020% ' 0,030%
Oxygène $ 100ppm 0100ppm
Cobalt 31-32 % 24-32%
Azote 0,050-0,080% 0,050-0,080%
Aluminium < 0,015 % c0,020 %
Carbone C 0,04 % < 0,10 % (les pourcentages sont en valeurs pondérales)
Les compléments étant du fer plus les impuretés caractéristiques de la pratique de la fabrication du métal, ledit acier ayant une dispersion essentiellement composée de la phase Laves Fe2 molybdène.

Comme les aciers à outils doivent conserver une dureté suffisante à leur température d'emploi, pour les aciers destinés au travail à chaud on obtient ce résultat par la précipitation de composés intermétalliques du système
Fe Co Mo voire du système Fe Co W Mo pour obtenir des aciers ayant des propriétés améliorées.

I1 est facile de constater en consultant l'ouvrage de référence de Robert,Hamaker et Johnson que la présence de cobalt est toujours associée à la notion de travail à chaud. Nombreuses nuances d'aciers à outils au cobalt figurent mais aucune de cette nature et suivant cette méthodologie. Le mécanisme d'action du cobalt, dans le cas présent, le durcissement au-delà de 5000C résulte principalement de la précipitation d'un composé intermétallique la phase de Laves Fek Mo ou sa variante au tungstène. En l'absence de cobalt la précipitation de ces composés intermétalliques serait extrêmement lente; le cobalt joue un rôle indirect par son influence sur l'activité chimique des différents éléments.

Ce mécanisme de durcissement constitue une avancée remarquable puisque l'on passe d'une dureté d'environ 38 à 42 Hrc à la mise en solution (mise en solution se faisant entre 12400 et 13000 C) à une dureté comprise entre 60 et 70 Hrc par réglage du temps à la température choisie de précipitation.

La composition chimique des aciers selon l'invention
a été établie de façon à obtenir le meilleur équilibre possible entre les divers éléments d'alliage en vue de procurer la réponse optimale aux traitements de mise en solution et de précipitation. Le cobalt est considéré comme un élément majeur.

L'acier, pour outils de mise en forme, selon l'invention présente une combinaison de qualité, une stabilité au revenu remarquable au-delà de 6000C et conserve des propriétés mécaniques intéressantes jusqu'à 7O00C et une ténacité qui ne pouvait être obtenue jusqu'à présent.

La ténacité est déterminée par une mesure suivant l'essai Charpy désigné dans la norme ASTM 23-92 et 2393. Une éprouvette de référence 10x10x55 mm. est mise en solution à 126O0C, arrêt à l'huile plus un revenu de précipitation de 1 heure à 5000C; elle présente alors une ténacité supérieure à 20 joules/cm2.

La dureté à chaud est caractérisée par l'essai de capacité d e coupe Mathon (défini dans la norme AFNOR
A.03-654).

Claims (2)

Revendications.

1. Acier obtenu par la métallurgie des poudres, formé à partir d'une poudre pré-alliée de haute pureté agglomérée, densifiée, caractérisé en ce que l'acier a la composition pondérable suivante

Manganèse a 1%

Silicium < 1%

Chrome 41%

Molybdène 6 à 20%

Vanadium < 1%

Tungstène < 12%

Soufre # 0,020% Phosphore # 0,030%

Oxygène # 100 ppm

Cobalt 24-32%

Azote 0,050-0,080%

Aluminium < 0,020%

Carbone < 0,10%

Le complément étant du fer plus les impuretés caractéristiques de la pratique de la fabrication de l'acier, ledit acier ayant une dispersion essentiellement composée de la phase de Laves Fe2 molybdène.

2. Acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage a la composition générale suivante

Manganèse 0,50-0,70 %

Silicium < 0,30%

Chrome < 0,30 %

Molybdène 19-20 %

Vanadium 0,10-0,30 %

Tungstène o 1%

Soufre # 0,015% Phosphore # 0,020%

Oxygène # 100ppm

Cobalt 31-32 %

Azote 0,050-0,080 %

Aluminium < 0,015%

Carbone < 0,04%