FR2830261A1

FR2830261A1 - Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines et procede d'elaboration d'un tel acier

Info

Publication number: FR2830261A1
Application number: FR0211966A
Authority: FR
Inventors: Takayuki Nishi; Hitoshi Matsumoto; Toru Kato; Koji Watari; Naoki Matsui; Hiroaki Tahira
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2003-04-04
Also published as: US20030084965A1; US6838048B2; JP3468239B2; CN1410581A; JP2003183770A; CN1180113C

Abstract

La présente invention concerne un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines qui, de manière caractéristique contient : C : 0, 1 - 0, 6%; Si : 0, 01 - 2, 0%; Mn : 0, 2 - 2, 0%; S : 0, 005 - 0, 20%; P : 0, 1% ou moins; Ca : 0, 0001 - 0, 01%; N : 0, 001 - 0, 02% et AI : 0, 1% ou moins; la fraction restante étant du fer et des impuretés. L'indice de concentration en calcium utile [Ca] e, exprimé en ppm et défini par la formule [Ca]e = T. [Ca] - (T. [O] / (O) ox) x (Ca) ox, est égal ou inférieur à 5ppm. Alternativement, dans l'acier de l'invention, le taux de MnO contenu dans les inclusions du type oxydes est égal ou inférieur à 0, 05 et la valeur Ca/ O est égale ou inférieure à 0, 8.

Description

ACIER UTILISABLE POUR LA FABRICATION DE STRUCTURES
DE MACHINES ET PROCEDE D'ELABORATION D'UN TEL
ACIER
La présente invention concerne un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines présentant une excellente usinabilité ainsi qu'un procédé d'élaboration d'un tel acier. La présente invention concerne plus particulièrement, un acier tel que précité qui, en dépit du fait qu'il ne contient pas de plomb, présente une extrêmement bonne aptitude à se fractionner et à former des copeaux, cette aptitude étant requise sur les lignes de production ou de transformation automatisées et qui, de plus, permet d'obtenir, dans les procédés d'usinage utilisant des outils en alliage dur, une excellente durée de vie de l'outil.

Divers types de pièces des structures des machines telles que, par exemple, les machines industrielles, les engins de construction, les voitures et autres moyens de transport sont tout d'abord transformées de manière grossière. Un procédé de forgeage à chaud ou tout autre procédé de transformation à chaud permet de donner grossièrement une forme déterminée à de l'acier pour structures de machines utilisé comme matériau de base. Ensuite, la forme désirée est réalisée par usinage ou découpage. C'est pour cette raison qu'un acier pour structures de machines doit avoir de bonnes propriétés mécaniques et également une bonne usinabilité.

Récemment, du fait, d'une part des progrès des procédés d'usinage ainsi que de leur automatisation et de l'augmentation de leur cadence de production, et d'autre part, afin d'obtenir une bonne productivité de façon constante, le besoin en un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines présentant une bonne aptitude à former des copeaux c'est-à- dire à se fractionner en copeaux et, de plus, une bonne usinabilité qui autoriserait une longue durée de vie garantie de l'outil lorsque cet acier est utilisé dans les procédés d'usinage utilisant des outils en alliage dur, est allé en grandissant.

Jusqu'à présent, on ajoutait du plomb afin d'augmenter l'aptitude à former des copeaux de l'acier pour structures de machines. Néanmoins, du fait de l'augmentation des problèmes environnementaux, le besoin en un acier utilisable pour la construction de structures de machines qui présente

une bonne aptitude à se fractionner en copeaux sans ajout de Pb s'est fait ressentir.

Des aciers de décolletage contenant du calcium (Ca) sont connus en tant qu'aciers utilisables pour la construction de structures de machines présentant une bonne usinabilité, sans ajout de Pb, dans le domaine des procédés d'usinage utilisant des outils en alliage dur. Concernant ces aciers de décolletage contenant du calcium, des oxydes à bas point de fusion sont formés et protègent l'outil en alliage dur ce qui allonge donc sa durée de vie.

Cependant, les aciers Ca de décolletage présentent une moins bonne aptitude à se fractionner en copeaux comme indiqué dans Denki Seiko (Elaboration électrique d'acier) , volume 44, n 1, page 81 à 88. De ce fait, l'ajout d'éléments augmentant l'aptitude à se fractionner en copeaux tels que le soufre S est nécessaire et en général, on utilise des aciers de décolletage contenant du calcium Ca et du soufre S. Cependant, dans le cas d'aciers de décolletage Ca-S, les formes des oxydes sont façonnées de façon contrôlée, et de ce fait, la teneur en oxygène dans le matériau est augmentée substantiellement, et il y a des cas où il y a formation de sulfures grossiers et l'on ne parvient pas à obtenir une bonne aptitude à se fractionner en copeaux (former des copeaux). Il est donc difficile d'augmenter de façon certaine l'aptitude à se fragmenter en copeaux d'un acier sans Pb.

La demande de brevet JP-A-11-222646 divulgue en tant qu'acier utilisable pour la construction de structures de machines présentant une bonne aptitude à se fractionner en copeaux dont la composition ne renferme substantiellement pas de plomb, un acier qui contient une seule inclusion de sulfures ayant une longueur d'au moins 20 m, ou contient, en coupe selon la direction du laminage, un groupe d'au moins 30 inclusions de sulfures par mm2, ces inclusions de sulfures présentant chacun une longueur d'au moins 20 m et étant alignés sensiblement en séries. Cependant, le procédé de fabrication d'un tel acier impose de nombreuses limitations, les conditions notamment de l'élaboration ou du laminage de cet acier doivent être modifiés pour contrôler la forme des sulfures.

La demande de brevet JP-A-2000-219936 propose un acier usinable de décolletage ayant une composition chimique déterminée et qui pour

3,3mm2contient au moins 5 grains de sulfures se présentant sous une forme circulaire d'un diamètre d'au moins 5 m et renfermant de 0,1 à 10% en masse de Ca. Cependant, l'invention divulguée dans cette demande consiste à disperser, dans la masse de MnS, des sulfures contenant 10 % en masse de CaS au maximum, et de ce fait à améliorer l'anisotropie des matériaux et la durée de vie des outils. Le problème d'amélioration de l'aptitude à se fractionner ou à se fragmenter en copeaux n'est donc pas abordé.

La demande de brevet JP-A-2000-282171 propose un acier sans plomb utilisable pour la construction de structure de machines présentant une excellente aptitude à se fractionner en copeaux qui, de manière caractéristique, contient des grains de sulfures avec un indice de distribution de moins de 0. 5. Néanmoins les inventeurs de cet acier ont utilisé, comme aciers standards, ceux à usinabilité améliorée SI et S2 décrits dans JASO M 106-92 de l'Organisation pour les Normes d'Automobiles au Japon (établis le 28 mai 1977 et révisé le 30 mars 1992 par la Société Japonaise des Ingénieurs de l'industrie automobile) pour déterminer l'indice de distribution précité et ont montré qu'avec un indice de distribution inférieur à 0,5 il n'était pas possible de garantir l'obtention d'un acier présentant de bonnes propriétés mécaniques et une usinabilité telle souhaitée.

La demande de brevet JP-A-1982 57-140853 propose un acier Ca-S de décolletage qui contient, en masse, de 0,002 à 0,005% d'aluminium soluble et en même temps moins de 0,0040% d'oxygène (0) et moins de
0,0150% de calcium (Ca) dans les conditions satisfaisant à la formule : (Ca%-0,7xO%)/S% > 0,10. Dans le cas d'un tel acier, on est assuré que les grains ou inclusions de sulfures ne peuvent pas s'allonger et qu'il y a formation d'oxydes à bas point de fusion, ce qui améliore la durée de vie de l'outil. Néanmoins, lorsque la teneur en Ca dépasse 0,01%, il y a formation de nombreux sulfures grossiers et il n'est plus alors possible d'obtenir, dans tous les cas, une bonne aptitude à se fractionner en copeaux.

La demande de brevet JP-A-5-15777 propose un acier usinable Ca-S de décolletage qui contient de 0,015 à 0,060% en masse de Al et moins de
20ppm d'oxygène (0) afin de désoxyder l'acier et de réguler les tailles des grains cristaux. Cet acier présente une meilleure aptitude à se fractionner en copeaux (former des copeaux) que les aciers S de décolletage et que les aciers Ca judicieusement désoxydés et. Néanmoins, l'aptitude à se

fractionner en copeaux de cet acier est inférieure à celle des aciers de décolletage contenant du plomb.

Le but de la présente invention est de proposer un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines qui ne contient pratiquement pas de plomb, qui présente une extrêmement bonne aptitude à se fractionner en copeaux telle que requise dans les lignes de fabrication ou de transformation automatiques et qui de plus autorise une longue durée de vie de l'outil lorsque cet acier est utilisé dans les procédés d'usinage avec des outils en alliage dur, ainsi qu'un procédé d'élaboration d'un tel acier.

Ce but est atteint au moyen d'un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines qui, de manière caractéristique, contient, en masse, : C : 0,1 - 0,6% ; Si : 0,01 - 2,0% ; Mn : 0,2 - 2,0% ; S : 0,005 - 0,20% ; P : 0,1% ou moins ; Ca : 0,0001 - 0,01% ; N : 0,001 - 0,02% et Al : 0,1% ou moins ; la fraction restante étant du fer Fe et des impuretés, et en ce que la fraction de surface occupée par les sulfures du type MnS est supérieure ou égale à 40%.

L'usinabilité de l'acier qui est censée être obtenue selon la présente invention est la même que celle d'un acier à décolletage contenant environ de 0,04 à 0,30% de Pb tel que décrit pour les aciers à usinabilité améliorée Ll et L2 mentionnés dans JASO M 106-92 de l'Organisation pour les Normes d'Automobiles au Japon précité.

Plus pratiquement, dans un procédé de tournage dont les conditions sont les suivantes : lubrification à sec, utilisation d'une tête d'extrémité de l'outil en alliage dur P 20, profondeur d'entaille (découpage) 2,Omm; cadence de progression, 0,25mm/tour ; vitesse d'usinage de 132 à
160m/min, l'aptitude à se fractionner en copeaux qui se veut être atteinte par la présente invention est telle que la masse représentative de 10 copeaux (10 pièces) formés est inférieure ou égale à 20g.

Par ailleurs, dans un procédé de perçage dont les conditions sont les suivantes : lubrifiant utilisé : l'huile d'usinage soluble dans l'eau du type Wl tel que défini dans JIS K 2241 (sous forme d'émulsion) ; foretutilisé : foret standard fabriqué en acier à coupe rapide d'un diamètre de 5mm ; cadence de progression de 0,15mm/tour ; vitesse d'usinage de 18,5m/min ; et profondeur de perçage de 50mm, l'aptitude à se fractionner en copeaux qui se veut être atteinte par la présente invention est telle que la masse

représentative de 100 copeaux (100 pièces) formés est inférieure ou égale à 1,3g.

Concernant la durée de vie de l'outil qui se veut être atteinte par l'invention, correspond à une durée d'au moins 15min, avec une abrasion de la face de dépouille de 0,2mm, dans un procédé de tournage dont les conditions sont telles que précitées.

Le premier aspect de l'invention concerne un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines caractérisé en ce qu'il contient : C : 0,1 - 0,6% ; Si : 0,01 - 2,0% ; Mn : 0,2 - 2,0% ; S : 0,005 - 0,20% ; P : 0,1% ou moins ; Ca : 0,0001 - 0,01 % ; N : 0,001 - 0,02% et Al : 0,1% ou moins ; la fraction restante étant Fe et des impuretés, et en ce que l' indice de concentration en calcium utile [Cale défini par la formule (1) : [Ca]e = T.[Ca] - (T.[O] / (O)ox) x (Ca) ox (1) dans laquelle [Ca]e : l'indice de concentration en Ca utile exprimé en ppm en masse ; T.[Ca] : teneur en Ca exprimée en ppm en masse ; T.[O] : teneur en oxygène exprimée en ppm en masse ; (O)ox : taux d'oxygène contenu dans les inclusions du type oxydes ; (Ca) ox : taux de Ca contenu dans les inclusions du type oxydes ; est égal ou inférieur à 5ppm.

De préférence, l'acier de l'invention contient, en remplacement d'une partie du fer, au moins un élément choisi parmi le titane, le chrome, le vanadium, le molybdène, le niobium, le cuivre et le nickel dans les proportions en masse suivantes : Ti : 0,1% ou moins ; Cr : 2,5% ou moins ; V : 0,5% ou moins ; Mo : 1,0% ou moins ; Nb : 0,1% ou moins ;
Cu : 1,0% ou moins et Ni : 2,0% ou moins.

L'acier de l'invention peut contenir, en remplacement d'une partie du fer, au moins un élément choisi parmi le sélénium, le tellure, le bismuth, le magnésium et au moins un éléments du groupe des Terres Rares (ETR) dans les proportions en masse suivantes : Se : 0,01% ou moins ; Te : 0,01% ou moins ;Bi : 0,1 % ou moins ; Mg : 0,01 % ou moins et au moins un élément ETR : 0,01% ou moins.

De préférence, la teneur en calcium est comprise entre 0,0001% et 0,0048% en masse et la teneur en oxygène dans les impuretés est comprise entre 0,002 et 0,006% en masse. Le second aspect de l'invention concerne l'acier utilisable pour la fabrication de structures de machines caractérisé en ce qu'il contient : C : 0,1 - 0,6% ; Si : 0,01 - 2,0% ; Mn : 0,2 - 2,0% ; S : 0,005 - 0,20% ; P : 0,1% ou moins ; Ca : 0,0001 - 0,01% ; N : 0,001 - 0,02% et Al : 0,1% ou moins ; la fraction restante étant Fe et des impuretés, en ce que le taux en masse du composé MnO contenu dans les inclusions du type oxydes est égal ou inférieur à 0,05, et en ce que le taux en masse du calcium à l'oxygène satisfait la formule (2) :
Ca/O =< 0,8 (2).

De préférence, l'acier contient, en remplacement d'une partie du fer, au moins un élément choisi parmi le titane, le chrome, le vanadium, le molybdène, le niobium, le cuivre et le nickel dans les proportions en masse suivantes : Ti : 0,1% ou moins ; Cr : 2,5% ou moins ; V : 0,5% ou moins ; Mo : 1,0% ou moins ; Nb : 0,1% ou moins ; Cu : 1,0% ou moins et Ni : 2,0% ou moins.

De préférence encore, l'acier contient, en remplacement d'une partie du fer, au moins un élément choisi parmi le sélénium, le tellure, le bismuth, le magnésium et au moins un éléments du groupe des Terres Rares (ETR) dans les proportions en masse suivantes : Se : 0,01% ou moins ; Te : 0,01% ou moins ; Bi : 0,1% ou moins ; Mg : 0,01% ou moins et au moins un élément ETR : 0,01 % ou moins.

De plus, la teneur en oxygène dans les impuretés peut être comprise entre 0,002 et 0,006% en masse.

Le troisième aspect de l'invention concerne un procédé de préparation d'un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon le premier aspect de l'invention, caractérisé en ce que - on prépare un bain d'acier dont la composition est telle que définie dans le premier aspect de l'invention, sauf en ce qui concerne Ca ; - on met ledit bain d'acier sous agitation continue avec une puissance d'agitation # telle que définie dans la formule (3) :

s = {(371 x Q x TL)/WL} x ln{1+ (9,8 x p x H)/P} + {1 - (TG/TL)} (3) dans laquelle s : puissance d'agitation par tonne de bain d'acier (W/t) ; Q : volume de gaz injecté (m3 (Normal)/s) ; TL : température du bain d'acier (K) ; WL : quantité du bain d'acier (t) ; p : densité du bain d'acier (7 x 10 3 kg/m3) ; H : profondeur du gaz injecté (m) ;
P : pression atmosphérique (N/m2) ; TG : température du gaz injecté (K) ; le facteur s étant égal ou inférieur à 60W/t ; - on ajoute Ca en sorte d'obtenir une valeur de A défini dans la formule (4) : A - a / s (4) dans laquelle a signifie la quantité de Ca ajoutée par tonne de bain d'acier (g/t) ; la valeur de A étant égale ou inférieure à 20 ; - on fait couler le bain d'acier en continu. Dans les compositions des aciers (I) et (II) précitées, les termes taux d'oxygène 0 contenu dans les inclusions d'oxydes , taux de calcium Ca contenu dans les inclusions d'oxydes et taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes désignent respectivement le taux d'oxygène 0, de calcium Ca et de MnO lorsque la masse d'inclusions d'oxydes est fixée à 1.

Comme indiqué plus haut, l'acier de l'invention peut également contenir, en remplacement d'une partie du fer Fe, au moins un élément choisi parmi le titane, le chrome, le vanadium, le molybdène, le niobium, le cuivre et le nickel dans les proportions en masse suivantes : Ti : 0,1% ou moins ; Cr : 2,5% ou moins ; V : 0,5% ou moins ; Mo : 1,0% ou moins ;
Nb : 0,1% ou moins ; Cu : 1,0% ou moins et Ni : 2,0% ou moins. La résistance à la traction des aciers (I) et (II) utilisables pour la fabrication de structures de machines précités, leur ténacité et autres propriétés

mécaniques peuvent être améliorées par ajout d'au moins un des éléments précités.

Il peut également contenir, en remplacement d'une partie du fer Fe au moins un élément choisi parmi le sélénium, le tellure, le bismuth, le magnésium et au moins un éléments du groupe des Terres Rares dans les proportions en masse suivantes: Se: 0,01% ou moins; Te : 0,01% ou moins ; Bi : 0,1 % ou moins ; Mg : 0,01 % ou moins et au moins un élément du groupe des Terres Rares (ETR) 0,01% ou moins. L'ajout d'un de ces éléments contribue à améliorer l'usinabilité des aciers utilisables pour la fabrication de structures de machines de l'invention.

La présente invention, ses caractéristiques et les différents avantages qu'elle procure apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation de la présente invention et qui fait référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente la relation entre, en abscisse, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en ppm en masse et, en ordonnée, le taux de surface des sulfures du type MnS à l'eutectique en %; - la figure 2 représente la relation entre, en abscisse, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en ppm en masse et, en ordonnée, la masse des copeaux en g/10 pièces, cette dernière indiquant l'aptitude à former des copeaux (se fractionner en copeaux) ; - la figure 3 représente la relation entre, en abscisse, le taux de surface des sulfures du type MnS à l'eutectique en % et, en ordonnée, la masse des copeaux en g/10 pièces, cette dernière indiquant l'aptitude à former des copeaux (se fractionner en copeaux); - la figure 4 montre l'influence du taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes (en ordonnée) et de la valeur du rapport
Ca/O (en abscisse) sur le taux de surface représenté par les sulfures du type MnS eutectique (lorsque la fraction de surface occupée par les sulfures du type MnS est inférieure à 40%, les points sont représentés par *);

- la figure 5 représente l'influence du taux de MnO contenue dans les inclusions d'oxydes (en ordonnée) et de la valeur du rapport
Ca/O (en abscisse) sur l'aptitude à former des copeaux, représentée par la masse de 10 copeaux (10 pièces) (lorsque la masse représentative de 10 copeaux ne dépasse pas 20g, les points sont représentés par 0, dans le cas contraire, les points sont représentés par #) ; - la figure 6 représente la relation entre, en ordonnée, la teneur totale en oxygène du bain d'acier en ppm en masse et, en abscisse, la puissance # d'agitation par tonne de bain d'acier ; - la figure 7 représente la relation entre, en abscisse, la valeur de A dans la formule (4) et, en ordonnée, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en ppm en masse, la puissance d'agitation représentée dans la formule (3) étant fixée à 60W/t au maximum et en présence d'un ajout de ferro-alliages CaSi ; - la figure 8 représente la relation entre, en abscisse, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en ppm en masse et, en ordonnée, la masse des copeaux en g/10 pièces, cette dernière indiquant l'aptitude à former des copeaux dans un procédé de tournage ; la figure 9 représente la relation entre, en abscisse, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en ppm de masse et, en ordonnée, la masse des copeaux en g/100 copeaux (100 pièces), cette dernière indiquant l'aptitude à former des copeaux dans un procédé de perçage ; la figure 10 représente également la relation entre, en abscisse, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en ppm de masse et, en ordonnée, la masse des copeaux en g/10 copeaux (10 pièces), cette dernière indiquant l'aptitude à former des copeaux dans un procédé de tournage ; la figure 11représente également la relation entre, en abscisse, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en ppm de masse et, en ordonnée, la masse des copeaux en g/100 copeaux (100 pièces), cette dernière indiquant l'aptitude à former des copeaux dans un procédé de perçage ;

- la figure 12 représente également la relation entre, en abscisse, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en ppm de masse et, en ordonnée, la masse des copeaux en g/10 pièces, cette dernière indiquant l'aptitude à former des copeaux dans un procédé de tournage ; - la figure 13 représente également la relation entre, en abscisse, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en ppm en masse et, en ordonnée, la masse des copeaux en g/100 pièces, cette dernière indiquant l'aptitude à former des copeaux (se fractionner en copeaux) dans un procédé de tournage ; et - la figure 14 représente également l'influence de la valeur de
Ca/O (en abscisse) et du taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes (en ordonnée) sur l'aptitude à former des copeaux.

Les inventeurs de la présente invention ont étudié l'usinabilité à partir d'un acier Ca-S de décolletage, c'est-à-dire un acier qui contient Ca et S qui sont des éléments connus pour améliorer l'usinabilité d'un acier utilisable pour la construction de structures de machines dont la composition ne contient pratiquement pas de plomb.

Le résultat de cette étude montre que pour une composition chimique semblable et pour des valeurs équivalentes de dureté et de résistance , il peut y a de grandes différence en ce qui concerne l'usinabilité, en particulier l'aptitude à former des copeaux en fonction de la forme des sulfures.

De plus, ils ont étudié et mis en évidence le fait que c'est le comportement de la distribution des sulfures qui ont pour constituant principal MnS (désignés ci après par sulfures du type MnS) et qui sont dispersés dans l'acier Ca-S de décolletage qui conditionne l'aptitude à se fractionner des copeaux. De cette étude, les points (a) à (g) suivants ont pu être dégagés.

(a) les sulfures du type MnS peuvent se présenter sous forme de grains uniformément dispersés, ou sous formes des grains regroupés en colonies. Il est préférable pour obtenir une bonne aptitude à se fractionner en copeaux d'avoir des colonies uniformément reparties plutôt que des grains uniformément repartis. Il est possible que cela soit dû au fait que les

colonies de sulfures du type MnS se varient seulement en fonction du flux métallique, contrairement aux grains de sulfures du type MnS qui s'allongent ou sont découpés en fonction du taux de réduction par laminage qui est représenté par le taux des surfaces en coupe transversale ; (b) la formation et la dispersion des colonies de sulfures du type MnS peuvent être reliées à la formation et à la dispersion de sulfures du type MnS sous formes de cristaux eutectiques, dans lesquels les sulfures du type MnS et la phase 8-ferritique, ou les sulfures du type MnS et la phase austénitique, cristallisent presque en même temps au moment où le taux de phase solide est élevé dans un processus de solidification. ;
De plus, il est connu depuis longtemps que les sulfures de type MnS eutectiques modifient la composition chimique du bain d'acier et modifient grandement la vitesses de solidification. Cependant, pour les compositions chimiques habituellement utilisées pour les aciers utilisables pour la fabrication de structures de machines usinables Ca-S et, de plus, dans le domaine d'application des vitesses de solidification réalisées dans la coulée continue, la technique de formation et de dispersion des sulfures de type MnS eutectique n'avait jamais été appliquée.

(c)la forme des sulfures du type MnS ne dépend pas uniquement de la teneur en Mn et S qui les composent. La teneur en oxygène (0) qui influence l'énergie interfaciale et la teneur en Ca qui influence l'activité de
S et de 0, influencent également la forme des sulfures précités.

(d) normalement, les teneurs en Ca et 0 qui sont obtenues par analyse chimique correspondent aux valeurs totales en Ca et 0 contenues dans l'acier. C'est à-dire que ces teneurs ne correspondent pas à la teneur en oxygène 0 dissous ni à la teneur en Ca dissous qui influencent le control de la forme des sulfures de type MnS. Cependant, dans un processus de solidification, il est très difficile de mesurer la teneur en Ca dissous et la teneur en 0 dissous dans le bain d'acier qui se trouve dans l'espace entre les bras dendritiques. C'est pourquoi, dans la présente invention, pour obtenir les teneur en 0 et Ca dissous, on se base sur les valeurs mesurables des teneurs en 0 et Ca et l'on utilise l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e. Lorsque cet indice de concentration en calcium utile [Ca]e reste dans un domaine de valeurs déterminées, il est possible, même dans le cas d'un acier Ca-S ayant une composition chimique utilisable en pratique et

produit à une vitesse standard en coulée continue, de former, de manière certaine et constante, les sulfures du type MNS eutectique bien dispersés ayant un taux de surface (décrit infra) d'au moins 40%, en sorte d'obtenir une aptitude à former des copeaux satisfaisante.

Comme il a été mentionné plus haut, dans la formule (1) donnant l'indice de concentration de Ca utile [Ca]e, T.[O] et T.[Ca] signifient, respectivement, la teneur en 0 et la teneur en Ca, exprimées en ppm en masse, tandis que (O)ox et (Ca) ox signifient, respectivement, le taux d'oxygène et le taux de calcium lorsque la masse des inclusions du type d'oxydes est défini comme 1. e) d'autre part, comme indiqué dans le points a) et b), l'aptitude à se fractionner en copeaux augmente avec la quantité de sulfures de type MnS formés à l'eutectique. Cela vient du fait que les sulfures de type MnS formés à l'eutectique consistent en agrégats fins des sulfures du type MnS entourés d'une couche dont la concentration de Mn est plus faible par rapport à sa concentration moyenne dans l'acier. De ce fait, un effet d'entaille plus important peut apparaître par rapport au cas où les sulfures du type MnS précipitent et grossissent indépendamment. f) la quantité de sulfures de type MnS formés à l'eutectique est liée au rapport de la teneur en Ca sur la teneur en oxygène 0 (c' est-à-dire au rapport Ca/0) et à la fraction de MnO contenue dans les inclusions d'oxydes. De ce fait, si l'on fixe le rapport précité et la fraction de MnO dans une gamme de valeurs déterminées, il est possible, tout en utilisant un procédé de fabrication apte à être mis en #uvre en pratique, de produire un acier usinable Ca-S dont la composition chimique reste dans une gamme déterminée et dont la quantité de sulfures formés à l'eutectique occupe un taux (une fraction) de surface comme expliquée ultérieurement d'au moins
40%, ce qui permet d'obtenir de manière certaine et stable une bonne aptitude à former des copeaux. g) lorsque Ca est comprise entre 0,0001 et 0,0048% en masse et 0 contenu dans les impuretés entre 0,002 et 0,006% en masse, il est possible de contrôler de manière certaine la forme des sulfures à l'eutectique.

L'acier Ca-S usinable ou de décolletage dont la composition chimique est dans une gamme déterminée en pratique présente alors une grande aptitude à former des copeaux encore plus stable et de manière encore plus certaine.

Les aciers (I) et (II) utilisables pour la fabrication de structure de machines de l'invention ayant les compositions pré-déterminées supra ont été réalisé en se basant sur les connaissances précitées.

D'autre part, les inventeurs ont cherché une méthode qui permet de contrôler l'indice de concentration en Ca utile [Ca]e précité. A petite échelle, il est possible d'obtenir une valeur de [Ca]e telle que souhaitée, étant donné que, lorsque la teneur en 0 est faible et stable et qu'il est possible de prévoir le rendement du traitement par Ca, on peut jouer sur la quantité des additions des éléments d'alliage et leur ordre d'ajout. Cependant, lorsqu'on utilise un dispositif à plus grande échelle, il est difficile d'obtenir la valeur désirée en contrôlant ou modifiant les paramètres précités.

C'est pour cette raison que les inventeurs de la présente invention sont partis d'une méthode de l'élaboration de l'acier dans un convertisseur à oxygène ou un four électrique, qui consiste en fusion, affinage secondaire et coulée continue, pour étudier l'indice de concentration en Ca utile et les sulfures du type MnS à l'eutectique qui sont dispersés dans un lingot, un bloom ou une brame.

Il a été mis en évidence qu'il est relativement facile d'obtenir un acier (I) utilisable pour la construction de structures de machines en contrôlant d'une part la composition chimique du bain d'acier et en optimisant les conditions de mixage ou mélange du bain d'acier lors de l'affinage secondaire et les quantités d'addition de Ca.

Un autre aspect de la présente invention qui correspond à un procédé de fabrication d'un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines tel que défini dans (III) est également basé sur de telles connaissances. Ce procédé correspond à un mode de réalisation préféré d'un acier (I) pour structures de machines utilisant un dispositif à grande échelle.

La présente invention sera plus amplement détaillée dans la description qui suit.

Tout d'abord, la composition chimique de l'acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon l'invention ainsi que les limitations relatives à chacun des composants vont maintenant être expliquées. Dans la suite de la présente demande, la teneur en chacun des

éléments est exprimée en % en masse. De même, le terme ppm est relatif à la masse.

C: 0,1 à 0,6%
Le carbone est un élément indispensable pour la résistance à la traction de l'acier et il permet, dans le cas d'un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines de conférer à cet acier la ténacité nécessaire. La teneur en carbone est d'au moins 0,1%. Par ailleurs, lorsque la teneur dépasse 0,6%, la formabilité de la matrice (matériau de base) prérequise pour l'usinabilité est réduite. La teneur en C est donc comprise entre 0,1et 0,6%.

Si : 0,01 à 2,0%
Le silicium est un élément qui a un effet désoxydant et de renforcer la formation d'une solution solide. Pour obtenir ces effets, la teneur en Si doit être d'au moins 0,01%. Lorsque la teneur dépasse 2,0%, la solution solide est renforcée excessivement . De ce fait, la teneur en Si est fixée entre 0,01 et 2,0% . De préférence, la teneur en Si est comprise entre 0,1 et
1,0%
Mn : 0,2 à 2,0%
Le manganèse est un élément utile pour former les composé sulfurés MnS eutectique et pour augmenter l'aptitude à former des copeaux, et de ce fait améliore la ténacité de l'acier et sa résistance à la traction . Le manganèse a également un effet désoxydant. Lorsque la teneur en Mn est faible, la quantité de FeS augmente ce qui conduit à la fragilisation, de sorte que la teneur en Mn est nécessairement au moins égale à 0,2%. Cependant, lorsque la teneur en Mn dépasse 2,0% la ténacité est trop grande, ce qui réduit l'usinabilité de l'acier. La teneur en Mn est donc comprise entre 0,2 et 2,0%. De préférence, la teneur en Mn est comprise entre 0,4 et 2,0%.

S : 0,005 et 0,20%
Le soufre est un élément qui forme les sulfures de type MnS à l'eutectique, et améliore l'usinabilité et en particulier l'aptitude à former des copeaux. Pour obtenir ces effets, la teneur en soufre est d'au moins
0,005%, et en particulier, lorsque la teneur est d'au moins 0,01% les effets précités sont remarquables. Par ailleurs, lorsque la teneur est supérieure à
0,20%, il y a des criques lors du forgeage et les caractéristiques mécaniques telles que l'anisotropie du matériau sont fortement détériorées, rendant ainsi

l'acier inutilisable pour un usage courant. La teneur en S est donc de 0,005 à 0,20%. De préférence, la teneur en S est comprise entre 0,01 et 0,18%.

P : 0,1 % ou moins.

Le phosphore engendre une diminution de la ténacité et de la ductilité de l'acier. En particulier, lorsque sa teneur dépasse 0,1% la diminution de la ténacité et de la ductilité de l'acier deviennent importantes.

Par ailleurs, P a un effet de renforcer la formation des solutions solides ce qui lui procure un effet augmentant la résistance à la traction et la résistance à la fatigue. On peut obtenir cet effet de manière certaine lorsque la teneur en P est d'au moins 0,04%. Il est donc possible si l'on veut augmenter la résistance à la traction et la résistance à la fatigue d'ajouter du phosphore en sorte d'obtenir une teneur supérieure à 0,04%. Cependant, lorsque sa teneur dépasse 0,1%, comme précédemment expliqué, la diminution de la ténacité et de la ductilité de l'acier devient importante. La teneur en P est donc inférieure ou égale à 0,1%. De préférence, la teneur en P est inférieure ou égale à 0,05%.

Ca: 0,0001 à 0,01 %
Le calcium est un élément indispensable pour augmenter l'usinabilité et contrôler ou optimiser la forme des sulfures. Lorsque Ca est présent dans l'acier en étant contenu dans des inclusions d'oxydes, il augmente l'usinabilité et diminue l'abrasion des outils en alliages durs en particulier lors d'un usinage rapide. Par ailleurs, du fait que le calcium possède une grande affinité envers le soufre S et l'oxygène 0, il est un élément important en tant que facteur de contrôle ou de régulation pour la forme des sulfures du type MnS. Même lorsque la teneur en Ca est extrêmement faible, il a un effet régulateur sur le contrôle ou l'ajustement de la taille ou la forme des sulfures de type MnS, mais lorsque sa teneur est inférieure à
0,0001%, son influence sur l'amélioration de l'usinabilité devient trop faible. Par ailleurs, lorsque sa teneur dépasse 0,01%, on obtient bien les effets précités mais sans augmentation notable. Seul le coût de l'acier est considérablement augmenté. La teneur en Ca est donc comprise entre
0,0001 et 0,01%. De préférence, la teneur en Ca est comprise entre 0,0001 et 0,0048%.

N: 0,001 à 0,02%

L'azote forme des composé azotés qui réduisent la taille des cristaux ; il possède un effet augmentant la ténacité et la résistance à la fatigue. Pour obtenir de façon certaine les effets précités des composés azotés, la teneur en N doit être d'au moins 0,001%. Néanmoins, lorsque la teneur dépasse 0,02%, les composés azotés deviennent grossiers, ce qui engendre une diminution de la ténacité. La teneur en N est donc comprise entre 0,001 et 0,02%. De préférence, la teneur en N est comprise entre 0,002 et 0,02%.

Al : 0,1 % ou moins
L'aluminium est un élément qui un effet désoxydant sur l'acier mais, dans la présente invention, la désoxydation peut être obtenue du fait de la teneur en Si et Mn déjà citées. De ce fait il n'est pas nécessaire d'effectuer un traitement de désoxydation à l'aluminium. On peut donc ne pas ajouter d'aluminium. Si l'on ajoute activement de l'aluminium, l'effet désoxydant est augmenté, et en même temps des composés Al azotés sont formés, réduisant ainsi la taille des cristaux austénitiques et améliorant la ténacité.

On obtient, de manière certaine, une amélioration de la ténacité avec une teneur en Al d'au moins 0,010%. Ainsi, lorsqu'on veut obtenir une amélioration de l'effet désoxydant et de la ténacité, on peut ajouter au moins 0,010% d'Al. Lorsque la teneur en Al dépasse 0,1%, on obtient une saturation de l'effet désoxydant, et les composés azotés formés deviennent grossiers, ce qui conduit à la baisse de la ténacité. La teneur en Al est donc de 0,1% ou moins.

Par ailleurs, sans tenir compte de l'ajout d'Al en tant qu'agent désoxydant, lorsque la teneur en Al est comprise entre 0,0003 et 0,005%, il est possible d'augmenter la durée de vie des outils en particulier dans des conditions d'usinage rapide, car les inclusions d'oxydes sont alors amollies.

Il est donc possible, lorsqu'on veut allonger la durée de vie d'un outil dans des conditions d'usinage rapide, d'avoir une teneur en Al comprise entre
0,0003 et 0,005%. Le contrôle de si faibles teneurs en Al est mis en #uvre en ajustant la quantité d'Al ajoutée après avoir considéré la quantité d'Al contenue dans les ferro-alliages FeSi et CaSi, ou aussi en ajustant la teneur en A1203 contenu dans les laitiers ou en limitant la teneur en A1203 dans les réfractaires, après avoir tenu compte de la réaction entre le bain d'acier et
Al2O3 contenu dans les laitiers et les réfractaires.

Les aciers (I) et (II) précédents sont des aciers utilisables pour la fabrication de structures de machines qui contiennent les compositions chimiques précitées, la portion restante étant du fer Fe et des impuretés.

De plus, pour améliorer la résistance à la traction, la ténacité et autres propriétés mécaniques, on peut, comme déjà expliqué, remplacer une partie de ce fer par au moins un élément choisi dans la liste suivante : Ti :0,1% ou moins, Cr : 2,5% ou moins, V : 0,5% ou moins, Mo : ou moins, Nb : 0,1% ou moins, Cu : ou moins et Ni : ou moins. De manière générale, il est connu que lorsque la résistance à la traction augmente, l'usinabilité diminue. Cependant, chacun des éléments précités de Ti à Ni n'empêche pas l'amélioration de l'usinabilité réalisée par contrôle de la forme des sulfures de type MnS précités, lorsque leur teneur reste dans des gammes adaptées et présente un effet augmentant la résistance à la traction de l'acier. Les teneurs des éléments de Ti à Ni sont dans les gammes qui suivent ; chaque élément peut être utilisé seul, ou par mélange de deux ou plus, dans la limite de ces gammes.

Ti : 0,1 % ou moins
Le titane forme des composés carbonés, des composés azotés et des composés carboazotés qui réduisent ou affinent la taille des cristaux. Il améliore donc la résistance à la traction et la ténacité de l'acier. Pour obtenir de manière certaine ces effets, la teneur en Ti est de préférence d'au moins 0,005%. Lorsque la teneur en Ti dépasse 0,1%, on a une saturation des effets précités et la dispersion de composés durs tels que TiN augmente, ce qui réduit l'usinabilité. Lorsque l'on ajoute du titane, sa teneur est donc de préférence inférieure ou égale à 0,1%.

Cr : 2,5% ou moins
Le chrome est un élément utile pour augmenter la résistance à la traction de l'acier. Pour obtenir cet effet de manière certaine, la teneur en chrome est de préférence d'au moins 0,03%. Lorsque la teneur en chrome dépasse 2,5% la diminution de l'usinabilité est remarquable. Lorsque l'on ajoute du chrome, sa teneur est donc de préférence inférieure ou égale à
2,5%.

V : 0,5% ou moins
De même que le titane, le vanadium forme des composés carbonés, des composés azotés et des composés carboazotés qui réduisent ou affinent

la taille des cristaux. Il améliore donc à la fois la résistance à la traction et la ténacité de l'acier. Pour obtenir ces effets de manière certaine, la teneur en vanadium est de préférence d'au moins 0,05%. Lorsque la teneur en vanadium dépasse 0,5%, il y a saturation des effets précités et l'usinabilité diminue nettement. Lorsque l'on ajoute du vanadium, sa teneur est de préférence inférieure ou égale à 0,5%.

Mo : 1,0% ou moins
Le molybdène est un élément qui augmente la résistance à la traction de l'acier. Pour obtenir cet effet de manière certaine, la teneur en molybdène est de préférence d'au moins 0,05%. Lorsque la teneur en molybdène dépasse 1,0%, la microstructure obtenue après formage à chaud est anormalement grossière, entraînant une diminution de la ténacité.

Lorsque l'on ajoute du molybdène, sa teneur est donc de préférence inférieure ou égale à 1,0%.

Nb : 0,1 % ou moins
Le niobium forme des composés carbonés, des composés azotés et des composés carboazotés qui réduisent ou affinent la taille des cristaux. Il améliore donc à la fois la résistance à la traction et la ténacité de l'acier.

Pour obtenir ces effets de manière certaine, la teneur en niobium est de préférence d'au moins 0,005%. Lorsque la teneur en niobium dépasse 0,1%, il y a saturation des effets précités et l'usinabilité diminue de manière remarquable. Lorsque l'on ajoute du niobium, sa teneur est donc de préférence inférieure ou égale à 0,1%.

Cu : 1,0% ou moins
Le cuivre augmente la résistance à la traction de l'acier du fait de la précipitation renforcée. Pour obtenir réellement cet effet, la teneur en cuivre doit être d'au moins 0,2%. Lorsque la teneur en cuivre dépasse 1,0%, il y a détérioration de la formabilité à chaud. De plus, les précipités deviennent grossiers, ce qui sature l'effet précité ou même le diminue. Il y a par ailleurs une augmentation du coût. De ce fait, lorsque l'on ajoute du cuivre, sa teneur est de préférence inférieure ou égale à 1,0%.

Ni : 2,0% ou moins
Le Nickel augmente la résistance à la traction de l'acier du fait de la formation d'une solution solide. Pour obtenir réellement cet effet, la teneur en nickel est d'au moins 0,2%. Lorsque la teneur en nickel dépasse 2,0%, il

y a saturation de l'effet précité et une augmentation de coût. De ce fait, lorsque l'on ajoute du nickel, sa teneur est donc de préférence inférieure ou égale à 2,0%.

Comme déjà expliqué, il est possible, pour augmenter encore l'usinabilité des aciers (I) et (II) utilisables pour la construction de structures de machines de remplacer une partie du fer Fe par au moins un élément choisi parmi Se : 0, 01% ou moins, Te : 0,01 % ou moins, Bi : 0,1% ou moins, Mg : 0,01 % ou moins et des éléments du groupes des terres rares (ETR) : 0,01% ou moins.

Chacun des éléments précités de Se aux éléments du groupe des Terres Rares (ETR) n'empêche pas l'augmentation de l'aptitude à se fractionner en copeaux du fait qu'il participe au contrôle de la forme des sulfures de type MnS, et augmente encore l'usinabilité. Chacun des composés précités, de Se aux éléments du groupe des Terres Rares (ETR), peut être utilisé seul, ou dans un mélange d'au moins deux de ces éléments, dans la limite des teneurs qui suivent.

Se : 0,01 % ou moins
Le sélénium est un élément qui, dans la classification périodique, se trouve dans la même colonne que le soufre et il forme donc des composés Mn (S, Se). Dans la présente invention, le sélénium contrôle ou optimise la forme des sulfures de type MnS et lorsqu'il est ajouté en petite quantité, il n'empêche pas l'efficacité de ce contrôle et restreint l'allongement des sulfures de type MnS lors du laminage à chaud. Le sélénium augmente donc, pour les mêmes niveaux de teneur en soufre, l'usinabilité de l'acier de manière importante. Pour obtenir cet effet de manière certaine, la teneur en sélénium doit être d'au moins 0,001%. Lorsque la teneur en sélénium dépasse 0,01%, il y a saturation de l'effet précité et augmentation du coût.

De ce fait, lorsque l'on ajoute du sélénium, sa teneur est de préférence inférieure ou égale à 0,01%.

Te : 0,01% ou moins
Le tellure est dans la même colonne dans la classification périodique que le soufre et forme donc des composés Mn (S, Te). Dans la présente invention, le tellure régule la forme des sulfures de type MnS et lorsqu'il est ajouté en petite quantité, il n'empêche pas l'efficacité de ce régulation et restreint l'allongement des sulfures de type MnS lors du laminage à chaud.

Le tellure augmente donc, pour les mêmes niveaux de teneur en soufre, l'usinabilité de l'acier de façon importante. Pour obtenir cet effet de façon certaine, la teneur en tellure doit être d'au moins 0,001%. Lorsque la teneur en sélénium dépasse 0,01%, il y a saturation de l'effet précité et simplement augmentation du coût. De ce fait, lorsque l'on ajoute du sélénium, sa teneur est de préférence inférieure ou égale à 0,01%.

Bi : 0,1 % ou moins
Le bismuth est un élément qui a pour effet d'augmenter l'usinabilité de l'acier. Le bismuth précipite autour des sulfures de type MnS et forme des complexes avec ces derniers, empêchant ainsi l'extension des sulfures de type MnS lors de lors du laminage à chaud. Cet effet empêchant l'extension des composés MnS est obtenu, en combinaison avec l'effet de régulation de la forme des sulfures de type MnS dans le cadre de la présente invention. Le bismuth augmente donc, pour le même niveau de teneur en soufre, l'usinabilité de l'acier de manière importante. Pour obtenir cet effet d'augmentation de l'usinabilité de manière sûre, la teneur en bismuth doit être d'au moins 0,01%. Néanmoins, lorsque la teneur en bismuth dépasse
0,1%, il y a saturation de l'effet précité et augmentation du coût. De ce fait, lorsque l'on ajoute du bismuth, sa teneur est de préférence inférieure ou égale à 0,1%.

Mg : 0,01% ou moins
Le magnésium augmente l'usinabilité de l'acier de façon sensible.

Etant donné que le magnésium est un élément fortement désoxydant, il forme dans le bain d'acier des inclusions de MgO et de MgO-Al2O3, mais n'exerce aucune influence néfaste sur le contrôle ou la régulation de la forme des sulfures de type MnS. Les inclusions d'oxydes précitées forment des noyaux cristallins qui engendrent la formation des sulfures de type
MnS. Ces derniers augmentent l'usinabilité de l'acier lorsqu'ils sont finement dispersés. De plus les inclusions d'oxydes précitées sont dures, mais du fait qu'elles coexistent avec les sulfures de type MnS comme précédemment exposé, elles ne diminuent pas la durée de vie de l'outil et l'on peut obtenir une augmentation stable de l'aptitude à former des copeaux. Pour obtenir réellement cet effet d'augmentation de l'usinabilité, la teneur en magnésium doit être d'au moins 0,0005%. Du point de vue du coût, il n'est pas avantageux que la teneur en magnésium qui est un élément

ayant un bas point d'ébullition et qui est volatile, dépasse 0,01%. De ce fait, lorsque l'on ajoute du magnésium, sa teneur est de préférence inférieure ou égale à 0,01%.

Eléments du groupe des Terres Rares (ETR) : 0,01 % ou moins
Le groupe des Terres Rares désigne au total 17 éléments comme précédemment exposé, incluant Sc, Y et les lanthanoïdes. Dans le cas des lanthanoïdes, ils sont ajoutés, sur le plan industriel, sous la forme de misch métal (tel que mélange des éléments des Terres Rares de la famille de cérium). Comme déjà expliqué, dans la présente invention, la teneur en éléments du groupe des Terres Rares correspond à la teneur totale en éléments du groupe des Terres Rares.

Les éléments du groupe des Terres Rares (ETR) augmentent sensiblement l'usinabilité de l'acier. Pour obtenir réellement cet effet d'augmentation de l'usinabilité, la teneur en éléments du groupe des Terres Rares est de préférence d'au moins 0,0001%. Lorsque la teneur en ETR est supérieure à 0,001,1'effet est obtenu de façon encore plus certaine.

L'affinité des ETR avec l'oxygène (0) et le soufre (S) étant grande, lorsque leur teneur est d'au moins 0,0001%, ils exercent une influence sur l'activité d'oxygène 0 et de soufre S. De plus, lorsque leur concentration est d'au moins 0,001%, il y a formation d'inclusions contenant des oxysulfures d'ETR et des sulfures d'ETR. Les oxysulfures et sulfures d'ETR précités pouvant former le point de départ pour constituer les sulfures de type MnS eutectique, ils stabilisent donc l'eutectique. Néanmoins, lorsque la teneur en
ETR dépasse 0,01%, la fraction de sulfures contenant les sulfures d'ETR et les oxysulfures d'ETR augmente, ce qui réduit la quantité de sulfures de type MnS à l'eutectique. Il en résulte que l'usinabilité est réduite. De ce fait, lorsque l'on ajoute des ETR, leur teneur est de préférence inférieure ou égale à 0,01 %.

Comme déjà expliqué, il est possible, pour augmenter encore la résistance à la traction, la ténacité et autres propriétés mécaniques en même temps que l'usinabilité des aciers (I) et (II) utilisables pour la construction de structures de machines, de remplacer une partie du fer Fe par au moins un élément choisi parmi Ti : 0,1% ou moins, Cr : 2,5% ou moins, V : 0,5% ou moins, Mo : 1,0% ou moins, Nb : 0,1% ou moins, Cu : 1,0% ou moins et
Ni : 2,0% ou moins, et/ou par au moins un élément choisi parmi Se : 0, 01%

ou moins, Te : 0,01% ou moins, Bi : 0,1% ou moins, Mg : 0,01% ou moins et des éléments du groupes des Terres Rares (ETR) : 0,01 % ou moins.

Par ailleurs, il suffit pour les aciers utilisables pour la construction de structures de machines selon la présente invention de remplir les conditions suivantes expliquées dans (A) et (B). La teneur en oxygène (0) qui est une impureté n'est pas soumise à une limitation particulière. Néanmoins, bien que l'oxygène augmente l'usinabilité et en particulier restreint l'abrasion de l'outil lors d'un usinage rapide, lorsque sa teneur devient trop élevée, la ténacité peut diminuer dans le cas des aciers utilisables pour la construction de structures de machines, et de ce fait, il est préférable que la teneur en oxygène soit au maximum de 0,0125% et de préférence d'au plus 0,010%.

Il est encore préférable que la teneur en oxygène soit inférieure ou égale à 0,006%. Il n'a pas de valeur limite pour la teneur minimale en oxygène, mais pour mieux réguler la forme des de sulfures de type MnS à l'eutectique, la teneur en oxygène est de préférence d'au moins 0,0005% et de préférence d'au moins 0,002%.

Il suffit pour les aciers utilisables pour la construction de structures de machines de la présente invention que leur composition soit comme précitée et que les conditions citées dans (A) et (B) soient réalisées.

(A) l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e mentionné dans la formule (1) est d'au plus 5ppm ; (B) le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes est d'au plus 0,05 et satisfait à la formule (2) . C'est-à-dire que la fraction de MnO contenue dans les inclusions d'oxydes est d'au plus 0,05 et que la valeur de Ca/0 est inférieure ou égale à 0,8.

Les aciers (I) utilisables pour la construction de structures de machines doivent avoir la composition chimique précitée et de plus satisfaire à la condition (A) pour obtenir une réelle et stable formation des sulfures du type MnS à l'eutectique ainsi qu'une dispersion de ces sulfures du type MnS à l'eutectique telle qu'ils représentent un taux de surface d'au moins 40%, comme ultérieurement expliqué. C'est ce qui confère aux aciers (I) utilisables pour la construction de structures de machines une grande aptitude à former des copeaux.

Par ailleurs, les aciers (II) utilisables pour la construction de structures de machines doivent avoir la composition chimique précitée et satisfaire à la condition (B) pour obtenir de façon sûre et certaine une quantité suffisante de sulfures de type MnS à l'eutectique et un taux de surface représentée par ces sulfures à l'eutectique d'au moins 40%. C'est ce qui confère aux aciers utilisables pour la construction de structures de machines définis dans (II) une grande aptitude à former des copeaux.

De plus, il est possible de garantir, en pratique, une grande et stable aptitude à former des copeaux de l'acier lorsque, dans le cas des aciers (I) utilisables pour la construction de structures de machines, la teneur en calcium et la teneur en oxygène des impuretés sont respectivement comprises entre 0,0001 et 0,0048% et 0,002 et 0,006%.

De même, dans le cas des aciers (II) utilisables pour la construction de structures de machines, il est possible de conférer une réelle et stable aptitude à former des copeaux lorsque la teneur en oxygène des impuretés est comprise entre 0,002 et 0,006%. Dans ce cas, la teneur en calcium est de plus limitée par la formule (2).

La condition (A) est tout d'abord expliquée.

T. [Ca] et T.[O] tels que définis dans la formule (1), correspondent aux teneurs en calcium Ca et oxygène (0) mesurées selon la méthode standard avec pour unité le ppm. (O)ox et (Ca) ox sont déterminées à l'aide d'un dispositif d'analyse du type EDX (microanalyseur à rayon X du type énergie dispersée) et correspondent respectivement à la fraction d'oxygène contenue dans les inclusions d'oxydes et la fraction de calcium contenue dans les inclusions d'oxydes. Les fractions (O)ox et (Ca) ox (teneur contenue dans les inclusions d'oxydes) respectivement désignent, comme précédemment expliqué, le taux d'oxygène (0) et le taux de calcium Ca par rapport à la masse des inclusions du type oxydes égale à 1.

(O)ox et (Ca) ox précités peuvent être déterminés comme suit.

On utilise la méthode EDX précitée. En ce qui concerne les taches dans les inclusions d'oxydes observées, ou bien l'aire recouvrant environ de la surface de ces oxydes, on effectue un balayage de faisceaux électroniques pour mesurer la concentration en éléments formant les oxydes contenus dans ces inclusions. On en déduit alors la composition st#chiométrique, on la transforme en composition de ces oxydes et on

calcule les fraction d'oxygène et de calcium Ca contenues dans les inclusions d'oxydes.

La composition chimique des inclusions d'oxydes est plus ou moins variable. Il est possible de déterminer une composition chimique moyenne à partir de 10 à 30 inclusions d'oxydes extraites au hasard, puis d'en calculer les taux d'O et de Ca. Dans le cas d'un acier fabriqué selon une méthode de fabrication de l'acier déterminée ou d'un acier contenant une teneur fixée en éléments désoxydants, il est possible d'utiliser pour (O)ox et (Ca)ox respectivement les valeurs empiriques d'environ 0,3 à 0,5 et 0,01à 0,4.

Dans ce qui suit, on va expliquer plus en détails la raison pour laquelle la valeur de l'indice de concentration en Ca utile doit être limitée à au plus 5ppm.

Dans le cadre de la présente invention, on utilise un four à induction haute fréquence dont l'atmosphère peut être contrôlée pour fabriquer des lingots de 150kg de chacun des aciers, dont la composition est comprise dans les gamme de l'invention comme suit : C, Si, Mn, S, P, Ca, N et Al sont respectivement compris entre 0,39 et 0,41%, 0,17 et 0,23%, 0,6 et 0,7%, 0,045 et 0,055%, 0,015 et 0,025%, 0,0005 et 0,006%, 0,002 et 0,005%, et 0,001 et 0,003%. L'acier étant fondu sous atmosphère contrôlée selon une méthode standard, on le soumet à un traitement au calcium en y ajoutant un ferro-alliage CaSi, 1 à 2 minutes avant de le couler dans la lingotière. En faisant varier la quantité de ferro-alliage CaSi ajouté, on peut obtenir chacune des valeurs de l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e. On coule ensuite l'acier traité dans la lingotière et le solidifie selon une méthode standard.

L'acier est ensuite chauffé à 1473K, puis on effectue un forgeage à chaud à une température de finition de l'ordre de 1273K - 1373K avec une striction (réduction de surface transversale) de 93% environ, pour former des barres rondes d'un diamètre de 55 à 60mm. Après forgeage à chaud, les barres rondes sont laissées à refroidir à l'air.

Les barres rondes ainsi formées sont utilisées pour déterminer l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e, le taux de surface des sulfures de type MnS à l'eutectique et l'aptitude à former des copeaux.

On utilise les barres rondes précitées d'un diamètre moyen de 55 à
60mm que l'on découpe parallèlement à l'axe de forgeage (on désigne par

la suite par section L, la section obtenue par découpage en parallèle à la direction de laminage ou l'axe de forgeage). On forme ainsi des échantillons, la section formée par découpage est meulée brillant et, comme expliqué précédemment, on utilise la technique standard EDX pour déterminer (O)ox et (Ca) ox. Ces valeurs et les teneurs en 0 et Ca obtenues en ppm selon une méthode d'analyse standard sont utilisées pour déterminer l'indice de concentration en Ca utile [Ca]e.

La section L précitée ayant été polie à reflets (finition brillante) pour être utilisée comme surface d'étude, on effectue des observations sur 12 vues au microscope optique d'un grossissement de 200x pour déterminer le taux de surface occupé par les sulfures de type MnS à l'eutectique. Par la suite, on désigne par le terme taux de surface occupée par les sulfures de type MnS à l'eutectique la valeur moyenne obtenue après ces 12 observations au microscope optique d'un grossissement de 200x. Le taux de surface occupé par les sulfures de type MnS eutectique peut être établi en divisant la surface occupée par les sulfures du type MnS à l'eutectique par la surface totale occupée par tous les sulfures. Ce taux est relativement facilement obtenu par une technique standard de traitement d'image. La surface totale observée est dans le cas présent d'environ 2,0 mm2.

Les sulfures de type MnS à l'eutectique se présentent sous la forme de colonies, dans laquelle quelques ou quelques dizaines de grains de sulfures de type MnS se réunissent sous forme d'une colonie d'environ 10 à 300 m, ce qui permet de l'identifier facilement par ses états de dispersion.

L'aptitude à former des copeaux est évaluée avec un test de tournage. On utilise une tête d'extrémité d'un outil en alliage dur P20, avec lubrification à sec. Les conditions de tournage sont : profondeur d'entaille de 2,0 mm ; cadence de progression de 0,25 mm/tour ; vitesse de tournage de 132 m/min. On évalue l'aptitude à former des copeaux par mesure de la masse représentative de 10 copeaux.

Les résultats de ces tests sont regroupés sur les figures 1 et 2.

La figure 1 représente la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et le taux de surface occupé par les sulfures du type MnS à l'eutectique. La figure 2 représente la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à former des copeaux. Sur

la figure 2, l'axe des ordonnées correspond à la masse représentative de 10 copeaux, l'unité étant le gramme pour 10 copeaux (g pour 10 pièces g/lOp).

La figure 1 met en évidence que, dans le cas d'un indice de concentration en calcium utile [Ca]e inférieur ou égal à 5ppm, la proportion de sulfures de type MnS à l'eutectique augmente, et le taux de surface occupé par les sulfures du type MnS eutectique devient supérieure ou égale à 40%, ceci de façon stable et certaine. De plus, d'après la figure 2, on voit que lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à 5ppm, l'aptitude à former des copeaux augmente de façon stable et certaine, et la masse représentative des copeaux diminue. En conséquence, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e tel que défini dans la formule (1) est fixé au plus à 5ppm.

Lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à 1ppm, on voit d'après la figure 1, que le taux de surface occupé par les sulfures du type MnS eutectique dépasse 80%, ceci de manière constante et certaine . Sur la figure 2, on voit que la masse représentative de copeaux diminue de façon certaine et stable et que l'aptitude à former des copeaux augmente. En conséquence, il est préférable que l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e soit inférieur ou égal à lppm.

La condition (B) va maintenant être expliquée.

Dans la formule (2) précitée, Ca et 0 sont en fait les teneurs en Ca et 0 mesurées par la méthode standard. Le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes est déterminé par un dispositif d'analyse du type EDX.

Lorsque la quantité d'inclusion d'oxyde est égale à 1, la fraction de MnO. représente le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes.

Le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes peut être déterminé comme (O)ox et (Ca) ox de la formule 1 précitée selon la méthode qui suit.

On peut, par exemple, utiliser la méthode EDX, et en ce qui concerne les taches dans les inclusions du type oxydes observées ou l'aire recouvrant environ de la surface de ces inclusions, on effectue un balayage à faisceaux électroniques qui mesure la concentration en éléments formant la structure des oxydes contenus dans les inclusions. On en déduit ainsi une composition stoechiométrique et la convertit en une composition des oxydes et l'on peut ainsi déterminer le taux de MnO contenu dans les

inclusions d'oxydes. La composition chimique des inclusions d'oxydes est variable mais il est possible de déterminer le taux de MnO en utilisant la composition chimique moyenne de 10 à 30 échantillons d'inclusions d'oxydes prélevés au hasard.

On va maintenant expliquer la raison pour laquelle le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes est limité à une valeur inférieure ou égale à 0,05 et pourquoi dans le même temps la valeur de Ca/O est limitée à une valeur d'au plus 0,8.

Dans le cadre de la présente invention, on a fondu 3 tonnes d'acier de compositions chimiques telles que mentionnées dans le tableau 1 à l'aide d'un four de fusion sous l'atmosphère. C'est-à-dire que l'on a fondu un acier dont la composition correspond à la composition de base S48C décrite dans JIS G 4051 dans lequel on a ajouté du soufre S. On a ainsi préparé un lingot de 3 tonnes.

Parmi les aciers représentés sur la figure 1, il y a les aciers MC1 à MC3 qui sont des aciers de décolletage au plomb Pb standards. Les aciers MAI à MB10 sont des aciers dont la teneur en 0 a été ajustée par ajout calculé d'Al, Si et Mn. Juste avant la coulée dans la lingotière, on a ajouté des ferro-alliages CaSi et, en faisant varier cette quantité de ferro-alliage, on a ajusté la teneur en Ca.

L'acier a été ensuite chauffé à 1523K, on a effectué un laminage à chaud à une température de finition d'au moins 1273K pour former des barres rondes d'un diamètre de 80 mm. On obtient, après le laminage à chaud précité, une striction (réduction de surface transversale) de 97% environ.

Les barres rondes obtenues sont portées à une température de 1153K et soumises à la normalisation pendant 2 heures.

Les barres ainsi traitées sont utilisés pour déterminer le taux de surface des sulfures de type MnS à l'eutectique, le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes, l'aptitude à fractionner ou diviser des copeaux formés et la durée de vie de l'outil. Les aciers MClà MC3 sont des aciers de décolletage au plomb Pb communs, il n'y a donc pas d'ajout de Ca. Pour cette raison, dans le cas de ces aciers, ni le taux de surface occupée par les sulfures de type MnS à l'eutectique, ni le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes n'ont été évaluées.

On fabrique ensuite à partir des barres de 80mm de diamètre précités des échantillons dont on va étudier la surface découpée L qui est polie (finition brillante). Comme précité, on utilise une méthode standard basée sur la méthode EDX pour déterminer la fraction de MnO contenue dans les inclusions d'oxydes.

La section L précitée ayant été polie à reflets (finition brillante) et utilisée comme surface d'étude, on effectue des observations sur 12 vues au microscope optique d'un grossissement de 200x pour déterminer le taux de surface occupée par les sulfures de type MnS à l'eutectique. Ce taux est obtenu en divisant la surface occupée par les sulfures du type MnS à l'eutectique par la surface occupée par tous les types de sulfures. Ce taux peut être obtenu relativement facilement par une technique standard de traitement d'image.

L'aptitude à former des copeaux est évaluée avec un test de tournage. On utilise une tête d'extrémité d'un outil en alliage dur P20 sous lubrification à sec. On évalue l'aptitude à former des copeaux par mesure de la masse représentative de 10 copeaux. Les conditions de tournage sont les suivantes : profondeur d'entaille de 2,0 mm ; cadence de progression de 0,25 mm/tour ; vitesse de tournage de 160 m/min. On évalue également la durée de vie de l'outil utilisé pour le tournage dans les conditions précitées.

Pour ce faire, on continue le tournage jusqu'à ce que l'abrasion de la face de dépouille soit de 0,2 mm.

La tableau 2 regroupe les résultats des test précités.

La figure 3 montre la relation entre le taux de surface des sulfures du type MnS à l'eutectique et l'aptitude à former des copeaux pour les acier MAI à MA10 et MB1 à MB10 du tableau 1. A titre comparatif, la figure 3 montre également la droite représentant la masse de copeaux représentative pour les aciers MCI à MC3. L'axe des ordonnées de la figure 3 correspond à la masse représentative de 10 copeaux, l'unité étant le gramme pour 10 copeaux (g pour 10 pièces, g/lOp). Comme déjà exposé, l'axe des abscisses qui représente la fraction de surface des sulfures du type MnS à l'eutectique correspond à la valeur moyenne des taux de surface occupée par les sulfures du type MnS à l'eutectique obtenus dans le cas des observations sur 12 vues avec un microscope optique ayant un grossissement de 200x.

On comprend d'après la figure 3 que, lorsque le taux de surface occupée par les sulfures du type MnS augmente, l'aptitude à former des copeaux augmente également. Il est clair de la figure 3 et du tableau 2 que lorsque le taux de surface occupée par les sulfures du type MnS eutectique est d'au moins 40%, on obtient la même aptitude à des copeaux qu'un acier de décolletage contenant 0,05% de Pb (acier MCI), tandis que lorsque ce taux est d'au moins 80%, on obtient la même aptitude à former des copeaux qu'un acier de décolletage contenant de 0,14 à 0,25 % de Pb (acier MC2 et MC3).

La figure 4 ne comporte pas les aciers de décolletage au plomb MCl à MC 3, et montre l'influence de la valeur de Ca/0 et du taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes sur le taux de surface occupée par les sulfures du type MnS eutectique. L'axe des ordonnées de la figure 4 correspond au taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes, tandis que l'axe des abscisses correspond à la valeur de Ca/O. Dans cette figure, lorsque la fraction de surface occupée par les sulfures du type MnS à l'eutectique est d'au moins 40%, les points sont représentés par O. Lorsque la fraction de surface occupée par les sulfures du type MnS est inférieure à 40%, les points sont représentés par *.

On voit sur la figure 4 que lorsque la valeur de Ca/O est inférieure à 0,8 et que la fraction de MnO contenue dans les inclusions d'oxydes est inférieure à 0,05, le taux de surface occupée par les sulfures du type MnS à l'eutectique devient, de manière certaine et constante, supérieure ou égale à 40%.

Lorsque la valeur de Ca/O dépasse 0,8, le calcium commence à se dissoudre dans les sulfures et il y a formation aisée de sulfures du type CaS contenant la solution solide de Ca. Les sulfures formant la solution solide de Ca cristallisent à une température plus élevée que les sulfures du type MnS eutectique et deviennent des sulfures qui sont parsemés sous forme solitaire, sans relation avec la texture de la solidification du lingot. On peut penser que ces sulfures formant la solution solide de Ca abaissent le taux de surface occupée par les sulfures du type MnS eutectique.

Lorsque le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes dépasse 0,05, il y a formation de sulfures contenant beaucoup de MnO qui, comme les sulfures de la solution solide de Ca cristallisés, cristallisent à une

température plus élevée que les sulfures du type MnS à l'eutectique ; ce sont des sulfures qui sont parsemés sous forme solitaire, sans relation avec la texture de solidification du lingot, et l'on peut donc penser qu'ils diminuent le taux de surface occupée par les sulfures du type MnS à l'eutectique.

La figure 5 regroupe les résultats des figures 3 et 4, en excluant les aciers de décolletage au plomb MCI à MC 3, et montre l'influence de la valeur de Ca/O et du taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes sur l'aptitude à former des copeaux. Sur cette figure, lorsque la masse représentative de 10 copeaux ne dépasse pas 20g, les points sont représentés par 0, dans le cas contraire, les points sont représentés par *.

On voit sur la figure 5 que lorsque la valeur de Ca/O est inférieure ou égale à 0,8 et que le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes est inférieur ou égal à 0,05, le taux de surface occupée par les sulfures du type MnS à l'eutectique devient supérieur ou égal à 40% et que de ce fait, on obtient l'aptitude à former des copeaux désirée. C'est-à-dire que dans des conditions de tournage déterminées, la masse représentative de 10 copeaux passe en dessous de, ou égal à 20g.

De ce fait dans la présente invention, la valeur de Ca/O est fixée à une valeur inférieure ou égale à 0,8 et le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes est fixé à une valeur inférieure ou égale à 0,05.

Dans le cas d'une composition chimique d'acier telle que représentée dans le tableau 1 pour les aciers MAI à MB10, on voit dans le tableau 2 que l'on obtient, dans tous les cas, une durée de vie de l'outil d'au moins 15 minutes, comme désiré.

Comme précédemment expliqué, lorsque l'acier (I) utilisable pour la fabrication de structures de machines a une formule chimique telle que précitée et remplit la condition (A) précitée, on obtient la formation de sulfures de type MnS à l'eutectique qui occupent une fraction de surface d'au moins 40% et qui sont dispersés ce qui permet d'obtenir une grande aptitude à former des copeaux.

De même, lorsque l'acier (II) utilisable pour la fabrication de structures de machines a une formule chimique telle que précitée et remplit la condition (B) précitée, on obtient la formation de sulfures de type MnS à l'eutectique qui occupent une fraction de surface d'au moins 40% et qui

sont dispersés, ce qui permet d'obtenir une grande aptitude à former des copeaux.

La méthode de préparation de l'acier utilisable pour la fabrication de structures de machines, aspect de l'invention (III), va maintenant être expliquée.

Dans la méthode de préparation de l'acier utilisable pour la fabrication de structures de machines, aspect de l'invention (III), on effectue une coulée en continue après ajout de Ca dans un bain d'acier dont la composition chimique, excepté en ce qui concerne Ca, remplit la formule (I) précitée. On agite le bain d'acier dans des conditions telles que la puissance de mélange s de la formule (3) précitée soit d'au plus 60W/t. On y ajoute Ca dans des conditions telles que la valeur de A de la formule (4) précitée soit inférieure ou égale à 20, puis on coule le bain d'acier en continue..

La méthode de préparation de l'acier utilisable pour la fabrication de structures de machines objet de (III) a été mise au point sur la base des résultats expérimentaux suivant effectués pour mettre en évidence la relation entre la puissance de mélange s pour une tonne de bain d'acier tel que précité et la teneur en 0 d'une part et, d'autre part, la relation entre la valeur de A dans la formule (4) et l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e de la formule (1). C'est un exemple de mis en #uvre préféré de méthode de fabrication d'un acier (I) utilisable pour la fabrication de structures de machines qui est relativement facile à mettre en #uvre, même dans le cas d'une installation à grande échelle.

La présente invention utilise 70 à 72 tonnes de bain d'acier ayant la composition :
C : 0,35-0,55% ; Si: 0,15-0,20% ; Mn : 0,6-0,8%; S : 0,04-0,06% ; P:
0,015-0,02%, N : 0,012-0,020% ; et Al : 0,001-0,005%. Ce bain d'acier est placé dans une poche dont le fond est équipé d'un bouchon poreux , et agité par un flux d'argon injecté par le bouchon. On y ajoute des ferro-alliages
CaSi dans une proportion de 80 à 400g pour une tonne de bain d'acier, calculé sur la base de Ca pur.

Dans l'expérience précitée, la température du bain d'acier est de
1823 à 1923K, le temps de mélange avec l'argon est de 1200 à 3600

secondes. Le traitement au calcium par ajout de ferro-alliages CaSi est mis en #uvre environ 600 secondes avant l'arrêt du mélange.

La figure 6 montre la relation entre la puissance de mélange # de la formule (3) précitée et la teneur en oxygène O. La figure 6 indique que lorsque la puissance de mélange s précitée dépasse 60W/t, la teneur en oxygène augmente jusqu'à 0,0125% et, parfois, il n'est pas possible d'obtenir la pureté requise pour un acier utilisable pour la construction de structures de machines. De ce fait, on fixe la puissance de mélange E de la formule (3) à une valeur d'au plus 60W/t. Il est possible, lorsque la puissance de mélange # de la formule (3) a une valeur inférieure ou égale à 55W/t, d'obtenir de manière stable et sûre une teneur en 0 d'au plus 0,006%.

La figure 7, montre la relation entre la valeur de A dans la formule (4) et l'indice de concentration en Ca utile [Ca]e dans le cas d'un ajout de ferro-alliage CaSi et avec une puissance de mélange s inférieure ou égale à 60W/t. Dans cette expérimentation, l'acier liquide dans un répartiteur a été échantillonné, en utilisant une bombe, et a été soumis à l'analyse chimique.

Les inclusions d'oxydes de l'échantillon dans la bombe ont été observés par la méthode EDX déjà citée puis analysés. Les proportions d'O et de Ca contenues dans les inclusions d'oxydes, c'est-à-dire (O)ox et (Ca) ox, ont été déterminées. Puis, l'indice de concentration en Ca utile [Ca]e a été calculé selon la formule (1).

La figure 7 montre que, lorsque la valeur de A de la formule (4) est inférieure ou égale à 20, il est possible d'obtenir, d'une manière certaine et constante, une valeur de l'indice de concentration en Ca utile [Ca]e inférieure ou égale à 5ppm. De sorte que la valeur de A dans la formule (4) est fixée à une valeur d'au plus 20.

Il est donc possible de fabriquer un acier (I) utilisable pour la construction de structures de machines relativement facilement, même à grande échelle, en mettant en #uvre la méthode de préparation d'un acier utilisable pour la construction de structures de machines telle que décrite dans l'aspect de l'invention (III).

L'acier (II) utilisable pour la construction de structures de machines peut être préparé par exemple de la façon suivante. On peut effectuer la désoxydation régulée, en mettant en oeuvre la réaction dite laitier-métal ,

au stade de l'affinage en poche de l'acier, après ceci a été coulé du four de l'élaboration de l'acier, cette désoxydation régulée remplissant les deux conditions ci-après..

1ère condition : on régule ou contrôle la désoxydation au stade précédent celui du traitement au Ca, en ajoutant par exemple des ferroalliage CaSi à la dernière période de l'affinage en poche. Autrement dit, les ferro-alliages CaSi, par exemple, sont ajoutés dans acier, lorsque l'acier contient des éléments désoxydants tels que Si, Mn et éventuellement Al, que les teneurs combinées en Fe et MnO dans les laitiers de la poche sont de 5 % au plus, et que la teneur en 0 de l'acier est de 0,0125 au plus, de préférence d'au plus 0,010% et encore de préférence d'au plus 0,006% . Il est alors possible de réguler la teneur en Ca dans une fourchette déterminée et d'obtenir et fixer de manière stable la valeur de Ca/O à une valeur d'au plus 0,8.

2ième condition : dans le cas d'un four de l'élaboration d'acier à grande échelle, en particulier, il faut faire attention en régulant ou contrôlant la désoxydation lors de la coulée de l'acier du four à élaboration.

Autrement dit, l'addition des désoxydants tels que Si, Mn et Al est régulée au moment de la coulée de l'acier, de sorte que, au stade initial de l'affinage en poche, la teneur en 0 dans l'acier est d'au plus 0,0125%, de préférence d'au plus 0,010%, encore de préférence d'au plus 0,006%. Il est possible dans ce cas-là de réduire le taux de MnO dans les inclusions d'oxydes à partir du stade initial de l'affinage en poche et de ce fait d'obtenir, de manière stable, un taux de MnO dans les inclusions d'oxydes inférieur ou égal à 0,05.

Les exemples suivants (1) à (11) sont des exemples d'aciers utilisables pour la fabrication de structures de machines selon l'invention et de méthode d'élaboration de tels aciers selon l'invention.

(1) acier utilisable pour la fabrication de structures de machinescontenant en % massique : C : 0,1 à 0,6% ; Si : 0,01 à 2,0% ; Mn : 0,2 à 2,0%, S : à
0,20%, P : 0,1% ou moins ; Ca : 0,0001 à 0,01%, N : 0,001 à 0,02% et Al : 0,1% ou moins. La fraction restante est constituée de fer Fe et d'impuretés. L'indice de concentration en calcium utile [Ca]e de la formule (1) est d'au plus 5ppm.

(2) acier utilisable pour la fabrication de -structures de machines selon ledit exemple (1), contenant au moins un élément choisi parmi les éléments suivants, en remplacement d'une partie du fer : 0,1% ou moins ; Cr : 2,5% ou moins ; V : 0,5% ou moins ; Mo : 1,0% ou moins, Nb : 0,1% ou moins ; Cu : 1,0% ou moins et Ni : 2,0% ou moins.

(3) acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon ledit exemple (1), contenant au moins un élément choisi parmi les éléments suivants, en remplacement d'une partie du fer : Se : 0,01% ou moins ; Te : 0,01 % ou moins, Bi : 0,1 % ou moins, Mg : 0,01 % ou moins et ETR : 0,01% ou moins.

(4) acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon ledit exemple (1), contenant au moins un élément choisi parmi les éléments suivants, en remplacement d'une partie du fer : Ti : 0,1 % ou moins ; Cr : 2,5% ou moins ; V : 0,5% ou moins, Mo : ou moins ; Nb : 0,1% ou moins, Cu : 1,0% ou moins ; Ni : 2,0% ou moins ; et/ou Se : 0,01 % ou moins, Te 0,01 % ou moins Bi : 0,1% ou moins ; Mg : 0,01% ou moins et ETR 0,01% ou moins.

(5) acier utilisable pour la fabrication de structures de machines contenant en % massique :
C : 0,1 à 0,6% ; Si : 0,01 à 2,0% ; Mn : 0,2 à 2,0%, S : 0,005 à
0,20%, P : 0,1% ou moins ; Ca : 0,0001 à 0,01%, N : 0,001 à 0,02% et Al : 0,1 % ou moins. La fraction restante est constituée de fer Fe et d'impuretés. Le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes est d'au plus 0,05%, l'acier satisfaisant de plus la formule (2).

(6) acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon ledit exemple (5), contenant au moins un élément choisi parmi les éléments suivants, en remplacement d'une partie du fer : Ti : 0,1% ou moins ; Cr : 2,5% ou moins ; V : 0,5% ou moins ; Mo : 1,0% ou moins, Nb : 0,1 % ou moins ; Cu : 1,0% ou moins et Ni : 2,0% ou moins.

(7) acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon ledit exemple (5), contenant au moins un élément choisi parmi les éléments suivants, en remplacement d'une partie du fer : Se : 0,01%

ou moins ; Te : 0,01 % ou moins, Bi : 0,1% ou moins, Mg : 0,01 % ou moins et ETR : 0,01 % ou moins.

(8) acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon ledit exemple (5), contenant au moins un élément choisi parmi les éléments suivants, en remplacement d'une partie du fer : Ti : 0,1% ou moins ; Cr : 2,5% ou moins ; V : 0,5% ou moins, Mo : 1,0% ou moins ; Nb : 0,1 % ou moins, Cu : 1,0% ou moins ; Ni : 2,0% ou moins ; et/ou Se : 0,01 % ou moins, Te 0,01 % ou moins Bi : 0,1 % ou moins ; Mg : 0,01% ou moins et ETR 0,01% ou moins.

(9) acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon l'une desdits exemples (1) à (4) avec Ca comprise entre 0,0001 et
0,0048% et 0 contenu dans les impuretés compris entre 0,002 et
0,006%.

(10) acier pour la fabrication de structures de machines selon l'une desdits exemples (5) à (8) avec 0 contenu dans les impuretés comprise entre 0,002 et 0,006%.

(11) méthode de préparation d'un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon une desdits exemples (1) à (4), dans laquelle on prépare un acier liquide ayant la composition selon l'une desdits exemples (1) à (4) à l'exception de Ca, on agite l'acier liquide avec une puissance de mélange selon la formule (3) inférieure ou égale à 60W/t, on ajoute Ca dans l'acier liquide sous agitation en sorte d'obtenir la valeur de A selon la formule (4) inférieure ou égale à 20, et on coule l'acier liquide en continue.

EXEMPLES Mode de réalisation 1
Un lingot de 150kg d'acier de composition telle que figurant dans le tableau 3 fut fabriqué en utilisant un four à induction haute fréquence dont l'atmosphère peut être contrôlée. Pour ce faire, après avoir fondu l'acier à une température de 1823K à 1873K et ajusté les éléments d'alliage, on a ajouté des fils de ferro-alliages CaSi et des oxydes de fer sous agitation par injection d'argon, en sorte d'ajuster la teneur en oxygène et en calcium. On

l'a coulé et solidifié dans un lingotière, en sorte d'obtenir un bloom d'un diamètre de 220mm d'environ.

On a ensuite chauffé le bloom à une température de 1473K et a forgé à chaud à au moins 1273K, de sorte d'obtenir des barre rondes de 57mm de diamètre. Les barres après forgeage à chaud ont été refroidies à l'air libre.

On évalue ensuite l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à former des copeaux en utilisant ces barres en tant qu'échantillons de tests.

On prépare des échantillons qui comportent une surface de coupe L à partir des barres précitées d'un diamètre de 57mm. La surface de coupe L est polie à reflets (finition brillante) et comme précédemment exposé, on utilise la méthode EDX pour déterminer (Ca) ox et (O)ox. On déduit ensuite, de ces valeurs et des teneurs en 0 et en Ca en ppm, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e.

L'aptitude à former des copeaux est évaluée en effectuant le tournage ou le perçage.

Le test de tournage est effectué dans les conditions suivantes :
On utilise une tête d'extrémité d'un outil en alliage dur P20, avec lubrification à sec. On évalue l'aptitude à des copeaux par mesure de la masse représentative de 10 copeaux, les conditions de tournage étant les suivantes : profondeur d'entaille 2,0 mm ; cadence de progression 0,25 mm/tour ; vitesse de tournage 132m/min.

Pour le test de perçage, on utilise en tant que lubrifiant l'huile d'usinage soluble dans l'eau du type Wl tel que défini dans JIS K 2241 (sous forme d'émulsion) et un foret standard fabriqué en acier à coupe rapide d'un diamètre de 5mm. La cadence de progression est de
0,15mm/tour, la vitesse d'usinage est de 18,5m/min et l'on forme un trou de
50mm de profondeur. L'aptitude à former des copeaux est évaluée en mesurant la masse représentative de 100 copeaux.

Le tableau 4 et les figures 8 et 9 regroupent les résultats de chacun de ces tests.

La figure 8 représente la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à former des copeaux lors d'un tournage.

Sur la figure 8, l'axe des ordonnées correspond au poids de 10 copeaux, l'unité étant le gramme pour 10 copeaux (g pour 10 pièces, g/l Op).

Sur la figure 8, on voit que, dans le cas d'un tournage d'acier contenant diverses teneurs en S, lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à 5ppm, la masse représentative de 10 copeaux est réduite à 20g ou moins de façon stable et certaine. Lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à lppm, on voit que la masse de copeaux représentative est réduite de façon certaine et stable jusqu'à 10g et moins, ce qui montre une encore meilleure aptitude à former des copeaux.

La figure 9 représente la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à former des copeaux lors d'un perçage.

Sur la figure 9, l'axe des ordonnées correspond à la masse représentative de 100 copeaux, l'unité étant le gramme pour 100 copeaux (g pour 100 pièces, g/100p).

Sur la figure 9, on voit que lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égale à 5ppm, la masse représentative de 10 copeaux est réduite à 1,3g ou moins de façon stable et certaine, ce qui montre une bonne aptitude à former des copeaux. Lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à lppm, on voit que la masse représentative de 100 copeaux diminue de façon certaine et stable jusqu'à 1,0g et moins, ce qui montre une encore meilleure aptitude à former des copeaux.

De plus, lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à 5ppm, on constate une durée de vie de l'outil satisfaisante.

Mode de réalisation 2
Un lingot de 150kg d'acier de composition telle que figurant dans le tableau 5 fut préparé en utilisant un four à induction haute fréquence dont l'atmosphère peut être contrôlée. On a ensuite préparé des barres de 57mm de diamètre par la méthode qu'indiquée dans le mode de réalisation 1.

Chaque barre d'acier est ensuite utilisé pour évaluer l'indice en calcium utile [Ca] e et l'aptitude à former des copeaux comme indiqué dans le mode de réalisation 1 précité.

Le tableau 6 montre les valeurs de (O)ox et (Ca) ox déterminées par une méthode standard utilisant EDX et l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e. Dans le même tableau, on évalue l'aptitude à former des copeaux (se fractionner en copeaux) lors d'un tournage et d'un perçage sur la base de la masse représentative de 10 copeaux dans le cas du tournage et de 100 copeaux dans le cas du perçage.

Les figures 10 et 11 montrent la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à former des copeaux.

Sur la figure 10, l'axe des ordonnées correspond à la masse représentative de 10 copeaux, l'unité étant le gramme pour 10 copeaux (g pour 10 pièces, g/lOp). Sur la figure 11, l'axe des ordonnées correspond à la masse représentative de 100 copeaux, l'unité étant le gramme pour 100 copeaux (g pour 100 pièces, g/100p).

On voit, à partir des ces deux figures, qu'il est possible en pratique et de manière certaine, avec un indice de concentration en calcium utile [Ca]e d'au plus 5ppm, de garantir une bonne aptitude à former des copeaux. Sur la figure 10 qui montre la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à se fractionner en copeaux lors d'un tournage, on voit qu'avec un indice de concentration en calcium utile [Ca]e inférieur ou égal à 5ppm, la masse représentative de 10 copeaux est réduite à 20g ou moins de façon stable et certaine et l'on obtient une bonne aptitude à former des copeaux. Lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à lppm, on voit que la masse représentative de
10 copeaux est réduite de façon certaine et stable jusqu'à 10g et moins, ce qui montre une aptitude à former des copeaux encore meilleure.

Sur la figure 11qui montre la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à former des copeaux lors d'un perçage, on voit qu'avec un indice de concentration en calcium utile [Ca]e inférieur ou égal à 5ppm, la masse représentative de 100 copeaux est réduite à 1,3g ou moins de façon stable et certaine et l'on obtient une bonne aptitude à former des copeaux. Lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à lppm, on voit que la masse représentative de
100 copeaux est réduite de façon certaine et stable jusqu'à 1,0g et moins, ce qui montre une encore meilleure aptitude à former des copeaux.

Mode de réalisation 3
Un lingot de 150kg d'acier de composition telle que figurant dans le tableau 7 fut fabriqué en utilisant un four à induction haute fréquence dont l'atmosphère peut être contrôlée. On a ensuite préparé des barres de 57mm de diamètre par la méthode qu'indiquée dans les modes de réalisation 1 et 2.

Chaque barre d'acier est ensuite utilisée pour évaluer l'indice en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à former des copeaux comme indiqué dans les modes de réalisation 1 et 2 précités.

La tableau 8 montre les valeurs de (O)ox et (Ca) ox déterminées par une méthode standard utilisant EDX et l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e. Dans le même tableau, on évalue l'aptitude à former des copeaux lors d'un tournage et d'un perçage sur la base de la masse représentative de 10 copeaux dans le cas du tournage et de 100 copeaux dans le cas du perçage.

Les figures 12 et 13 montrent la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à former des copeaux.

Sur la figure 12, l'axe des ordonnées correspond à la masse représentative de 10 copeaux, l'unité étant le gramme pour 10 copeaux (grammes pour 10 pièces, g/lOp). Sur la figure 13, l'axe des ordonnées correspond à la masse représentative de 100 copeaux, l'unité étant le gramme pour 100 copeaux (grammes pour 100 pièces, g/100p).

On voit, à partir des ces deux figures, qu'il est possible en pratique et de manière certaine, avec un indice de concentration en calcium utile [Ca]e d'au plus 5ppm, de garantir une bonne aptitude à former des copeaux. Sur la figure 12 qui montre la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à former des copeaux lors d'un tournage, on voit qu'avec un indice de concentration en calcium utile [Ca]e inférieur ou égal à 5ppm, la masse représentative de 10 copeaux est réduite à 20g ou moins de façon stable et certaine et l'on obtient une bonne aptitude à former

des copeaux. Lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à 1ppm, on voit que la masse représentative de 10 copeaux diminue de façon certaine et stable jusqu'à 10g ou moins, ce qui montre une encore meilleure aptitude à former des copeaux.

Sur la figure 13 qui montre la relation entre l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e et l'aptitude à des copeaux lors d'un perçage, on voit qu'avec un indice de concentration en calcium utile [Ca]e inférieur ou égal à 5ppm, la masse représentative de 100 copeaux est réduite à 1,3g ou moins de façon stable et certaine, et l'on obtient une bonne aptitude à former des copeaux. Lorsque l'indice de concentration en calcium efficace utile [Ca]e est inférieur ou égal à 1ppm, on voit que la masse représentative de 100 copeaux diminue de façon certaine et stable jusqu'à 1,0g ou moins, ce qui montre une aptitude à former des copeaux encore meilleure.

De plus, lorsque l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est inférieur ou égal à 5ppm, on a constaté une durée de vie de l'outil satisfaisante, comme dans les modes de réalisation 1 et 2 précités.

Mode de réalisation 4
Un acier utilisable pour la construction de structures de machines de composition : C : 0,53%, Si : 0,22% ; Mn : 0,75% ; S : 0,05% ; P : 0,02% ; N : 0,017% ; Al : 0,002% et Cr : 0,1% fut fabriqué en traitant 70 tonnes d'acier liquide par les procédés d'élaboration dans un convertisseur, d'affinage secondaire et de coulée continue.

Lorsque l'acier est coulé du convertisseur dans une poche, on ajuste les teneurs en C, Si, Mn, S, P, N et Cr. Après décrassage et ajout de fondants tels que laitiers synthétiques, la poche est envoyée vers le dispositif d'affinage secondaire équipé d'un dispositif de chauffage à arc et d'un moyen poreux pour agitation à gaz. L'acier est chauffé à l'arc et agité au gaz d'argon de façon appropriée, et la composition est ajustée. On ajoute ensuite des fils de ferro-alliages CaSi en sorte d'obtenir une valeur déterminée de Ca, puis on agite pendant 2 min et termine l'affinage secondaire. Les conditions d'agitation du bain d'acier par injection de gaz et d'ajout de Ca sont regroupées dans le tableau 9

Après l'affinage secondaire, on effectue, selon une méthode standard, une coulée continue pour obtenir un bloom de 420mm x 320mm, puis on effectue, selon une méthode standard, un blooming (dégrossissage) et un forgeage à chaud pour obtenir des barres rondes de 80mm de diamètre. La température du forgeage est de 1473K et la température du forgeage de finition est de 1273K au moins. Après forgeage, les barres sont refroidies dans l'atmosphère.

On évalue ensuite l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e en utilisant les barres de 80mm de diamètre obtenues comme précité.

On prépare des échantillons qui comportent une surface de coupe L à partir des barres précitées. La surface L est polie à reflets (finition brillante), et comme précédemment exposé, on utilise la méthode EDX pour déterminer (Ca) ox et (O)ox. On déduit ensuite, de ces valeurs et de la teneur en 0 et teneur en Ca, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e.

Le tableau 10 montre les résultats de l'étude de l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e. Le tableau 10 regroupe également la teneur en Ca et en 0 exprimée en ppm, c'est-à-dire T.[O] et T.[Ca].

Comme dans le tableau 9, la valeur de la puissance d'agitation # du bain d'acier est fixée à 32W/t dans un exemple de mis en #uvre de l'invention, et à 17W/t dans un exemple comparatif, ces valeurs étant dans la gamme définie dans l'aspect de l'invention (III). D'autre part, la valeur A dans la formule (4) est égale à 7,8 dans le cas de la présente invention, ce qui satisfait l'aspect de l'invention (III), et est égale à 23,5 dans l'exemple comparatif, ce qui dépasse la gamme telle que définie dans l'aspect (III).

Il est clair, d'après le tableau 10 que dans le cas de la présente invention, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est égal à-3ppm.
Dans le cas de l'exemple comparatif, l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e est égal à 5,lppm.

Mode de réalisation 5
3 Tonnes d'acier de composition chimique telles que figurant dans les tableaux 11 et 12 sont fondus dans un four à fusion atmosphérique pour former un lingot de 3 tonnes. Du fait de l'ajustement de la teneur en Al, Si et Mn, on ajuste la teneur en 0 et, juste avant la coulée dans la lingotière,

on ajoute des ferro-alliages CaSi, les variations de cet ajout permettant d'ajuster la teneur en Ca.

L'acier est ensuite chauffé à 1523K puis laminé à chaud à une température de finition de 1273K pour former des barres rondes d'un diamètre de 80mm. Chacune de ces barres est ensuite chauffée à 1153K et soumise à un traitement de normalisation pendant 2 heures.

Le taux de surface occupé par les sulfures du type MnS à l'eutectique, le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes, l'aptitude à se fractionner en copeaux et la durée de vie de l'outil ont été ensuite évalués en utilisant les barres précitées de chacun des aciers.

On prépare ensuite à partir des barres précitées des échantillons dont on va étudier la surface de coupe L qui est polie à reflets (finition brillante). Comme précité, on utilise une méthode standard basée sur EDX pour déterminer le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes.

La section L précitée ayant été polie à reflets (finition brillante) et utilisée comme surface d'étude, on effectue des observations sur 12 vues au microscope optique d'un grossissement de 200x pour déterminer la fraction de surface occupée par les sulfures de type MnS à l'eutectique.

L'aptitude à former des copeaux est évaluée par un test de tournage.

On utilise pour ce faire une tête d'extrémité d'un outil en alliage dur P20, avec lubrification à sec. On évalue l'aptitude à former des copeaux par mesure de la masse représentative de 10 copeaux, les conditions de tournage étant les suivantes : profondeur d'entaille 2,Omm ; cadence de progression 0,25 mm/tour; vitesse de tournage 160m/min.. On évalue également la durée de vie de l'outil utilisé pour le tournage dans les conditions précitées. Pour ce faire, on continue le tournage jusqu'à ce que l'abrasion de la face de dépouille soit de 0,2mm.

La tableau 13 regroupe les résultats de chacun de ces tests. La figure
14 montre l'influence de la valeur de Ca/O et de la proportion en MnO contenue dans les inclusions d'oxydes sur l'aptitude à des copeaux. L'axe des ordonnées de la figure 14 représente le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes [fraction de MnO dans les oxydes]. Les points indiqués par 0 correspondent aux cas où la masse représentative de 10 copeaux est égale ou inférieure à 20g et les points indiqués par correspondent aux cas

où l'on n'a pas pu atteindre le but, la masse représentative de 10 copeaux dépassant 20g.

Il est clair, d'après le tableau 13, et la figure 14 qui montre l'influence de la valeur de Ca/O et du taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxydes sur l'aptitude à former des copeaux, que lorsque la valeur de Ca/O est inférieure ou égale à 0,8 et que le taux de MnO contenu dans les inclusions d'oxyde est inférieur ou égal à 0,05, la masse représentative de 10 copeaux passe à 20 et moins, ce qui prouve une bonne aptitude à former des copeaux. De plus, dans ce cas, on a constaté que l'on arrive au but recherché qui est d'obtenir une durée de vie de l'outil de 15 minutes ou plus.

Les aciers utilisables pour la fabrication de structures de machines selon la présente invention présentent une excellent usinabilité, en particulier une excellente aptitude à des copeaux comme requis dans les lignes de fabrication automatiques, et permettent d'obtenir une excellente durée de vie de l'outil dans des procédés de tournage utilisant des outils en alliages durs. De ce fait, ils peuvent être utilisés en tant que matériau pour la fabrication de pièces de structures ou de construction de machines telles que, par exemple, les machines de production ou industrielles, les machines dans le domaine de la construction ou du bâtiment, pour les voitures et autres moyens de locomotion. De plus, les aciers utilisables pour la fabrication de structures de machines selon la présente invention ne contiennent pratiquement pas de plomb et sont donc utilisables en tant qu'aciers non polluants.

TABLEAU 1

<tb> ##'""#'""# <SEP> Composition <SEP> chimique <SEP> (% <SEP> en <SEP> masse) <SEP> ; <SEP> Fraction <SEP> restante <SEP> : <SEP> Fe <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> Ca/0
<tb> Acier <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> S <SEP> P <SEP> N <SEP> Al <SEP> Pb <SEP> Ca <SEP> 0
<tb> MA1 <SEP> 0.48 <SEP> 0.23 <SEP> 0. <SEP> 81 <SEP> 0.049 <SEP> 0. <SEP> 017 <SEP> 0.0040 <SEP> 0.002 <SEP> - <SEP> 0.0015 <SEP> 0.0032 <SEP> 0.469
<tb> MA2 <SEP> 0.47 <SEP> 0.22 <SEP> 0.81 <SEP> 0. <SEP> 048 <SEP> 0.018 <SEP> 0. <SEP> 0042 <SEP> 0. <SEP> 003 <SEP> - <SEP> 0.0031 <SEP> 0.0040 <SEP> 0. <SEP> 775
<tb> MA3 <SEP> 0.48 <SEP> 0.25 <SEP> 0. <SEP> 82 <SEP> 0.051 <SEP> 0.017 <SEP> 0. <SEP> 0073 <SEP> 0. <SEP> 004 <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 0020 <SEP> 0. <SEP> 0035 <SEP> 0.571
<tb> MA4 <SEP> 0.46 <SEP> 0.23 <SEP> 0. <SEP> 78 <SEP> 0.050 <SEP> 0.016 <SEP> 0. <SEP> 0050 <SEP> 0. <SEP> 003 <SEP> - <SEP> 0.0021 <SEP> 0.0035 <SEP> 0. <SEP> 600
<tb> MA5 <SEP> 0.47 <SEP> 0.20 <SEP> 0. <SEP> 79 <SEP> 0. <SEP> 049 <SEP> 0.015 <SEP> 0. <SEP> 0080 <SEP> 0. <SEP> 001 <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 0030 <SEP> 0. <SEP> 0050 <SEP> 0.600
<tb> MA6 <SEP> 0.48 <SEP> 0.18 <SEP> 0.82 <SEP> 0.048 <SEP> 0.017 <SEP> 0.0043 <SEP> 0.003 <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 0015 <SEP> 0.0041 <SEP> 0.366
<tb> MA7 <SEP> 0.46 <SEP> 0.23 <SEP> 0. <SEP> 83 <SEP> 0.050 <SEP> 0.018 <SEP> 0. <SEP> 0075 <SEP> 0. <SEP> 021 <SEP> 0. <SEP> 0008 <SEP> 0. <SEP> 0025 <SEP> 0.320
<tb> MA8 <SEP> 0.49 <SEP> 0.28 <SEP> 0.84 <SEP> 0.049 <SEP> 0.015 <SEP> 0.0174 <SEP> 0.045 <SEP> - <SEP> 0.0007 <SEP> 0.0020 <SEP> 0. <SEP> 350
<tb> MA9 <SEP> 0.47 <SEP> 0.21 <SEP> 0.80 <SEP> 0.0510.016 <SEP> 0. <SEP> 0102 <SEP> 0.001 <SEP> 0.0051 <SEP> 0.0112 <SEP> 0.455
<tb> MA10 <SEP> 0. <SEP> 49 <SEP> 0. <SEP> 25 <SEP> 0. <SEP> 79 <SEP> 0. <SEP> 052 <SEP> 0.017 <SEP> 0. <SEP> 0052 <SEP> 0. <SEP> 002 <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 0032 <SEP> 0.0079 <SEP> 0. <SEP> 405 <SEP>
<tb> MB1 <SEP> 0.48 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0.81 <SEP> 0.048 <SEP> 0.016 <SEP> 0.0039 <SEP> 0.003 <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 0027 <SEP> 0.0025 <SEP> 1.080
<tb> MB2 <SEP> 0.47 <SEP> 0.24 <SEP> 0.82 <SEP> 0.049 <SEP> 0.018 <SEP> 0.0028 <SEP> 0.002 <SEP> - <SEP> 0.0014 <SEP> 0.0016 <SEP> 0. <SEP> 875 <SEP>
<tb> MB3 <SEP> 0. <SEP> 48 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0. <SEP> 84 <SEP> 0. <SEP> 050 <SEP> 0. <SEP> 022 <SEP> 0. <SEP> 0045 <SEP> 0. <SEP> 004 <SEP> 0. <SEP> 0040 <SEP> 0. <SEP> 0034 <SEP> 1.176
<tb> MB4 <SEP> 0.49 <SEP> 0.21 <SEP> 0.80 <SEP> 0.049 <SEP> 0.019 <SEP> 0.0082 <SEP> 0. <SEP> 002 <SEP> - <SEP> 0.0015 <SEP> 0.0056 <SEP> 0.268
<tb> MB5 <SEP> 0. <SEP> 50 <SEP> 0. <SEP> 23 <SEP> 0. <SEP> 81 <SEP> 0. <SEP> 051 <SEP> 0.017 <SEP> 0.0051 <SEP> 0.001 <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 0027 <SEP> 0. <SEP> 0058 <SEP> 0.466
<tb> MB6 <SEP> 0. <SEP> 48 <SEP> 0.22 <SEP> 0.81 <SEP> 0.048 <SEP> 0.015 <SEP> 0.0040 <SEP> 0.002 <SEP> - <SEP> 0.0025 <SEP> 0.0031 <SEP> 0.806
<tb>

MB7 0.47 0. 17 0.78 0.051 0.016 0.0072 0.031 0.0029 0.0025 1.160 MB8 0. 48 0. 18 0. 79 0. 049 0. 017 0.0170 0.028 - 0. 0041 0. 0037 1. 108 MB9 0.46 0. 16 0. 75 0.054 0.015 0. 0078 0. 001 - 0, 0042 0. 0135 0.311

TABLEAU 2

<tb>
<tb> T"~ <SEP> Masse <SEP> de <SEP> Durée <SEP> de
<tb> Taux <SEP> MnO <SEP> dans <SEP> les <SEP> Surface <SEP> de <SEP> sulfures <SEP> type <SEP> copeaux <SEP> l'outil
<tb> Acier <SEP> inclusions <SEP> oxydes <SEP> MnS <SEP> eutectique <SEP> (%) <SEP> (g/10 <SEP> pièces) <SEP> (rnin)
<tb> MA1 <SEP> 0. <SEP> 028 <SEP> 91 <SEP> 7. <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP> 8. <SEP> 7 <SEP>
<tb> MA2 <SEP> 0. <SEP> 005 <SEP> 89 <SEP> 8 <SEP> 21. <SEP> 0 <SEP>
<tb> MA3 <SEP> 0. <SEP> 01 <SEP> 7 <SEP> 9 <SEP> 6 <SEP> 7. <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 9. <SEP> 0 <SEP>
<tb> MA4 <SEP> 0. <SEP> 01 <SEP> 3 <SEP> 98 <SEP> 7. <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 8. <SEP> 6 <SEP>
<tb> MA5 <SEP> 0. <SEP> 045 <SEP> 82 <SEP> 9. <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 8. <SEP> 2 <SEP>
<tb> MA6 <SEP> 0. <SEP> 038 <SEP> 89 <SEP> 8.1 <SEP> 22.0
<tb> MA7 <SEP> 0. <SEP> 007 <SEP> 7 <SEP> 2 <SEP> 10.8 <SEP> 17.5
<tb> MA8 <SEP> 0. <SEP> 005 <SEP> 65 <SEP> 1 <SEP> 2. <SEP> 7 <SEP> 1 <SEP> 5. <SEP> 8 <SEP>
<tb> MA9 <SEP> 0.049 <SEP> 45 <SEP> 1 <SEP> 8. <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 9. <SEP> 2 <SEP>
<tb> MA10 <SEP> 0. <SEP> 045 <SEP> 55 <SEP> 1 <SEP> 5. <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP> 8. <SEP> 3 <SEP>
<tb> MB1 <SEP> 0.027 <SEP> 12 <SEP> 2 <SEP> 3. <SEP> 7 <SEP> 1 <SEP> 7. <SEP> 9 <SEP>
<tb> MB2 <SEP> 0. <SEP> 01 <SEP> 4 <SEP> 31 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> . <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP> 9. <SEP> 5 <SEP>
<tb> MB3 <SEP> 0. <SEP> 02 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 24. <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 1. <SEP> 4 <SEP>
<tb> MB4 <SEP> 0.065 <SEP> 38 <SEP> 20, <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 5. <SEP> 3 <SEP>
<tb> MB5 <SEP> 0. <SEP> 084 <SEP> 9 <SEP> 25. <SEP> 6 <SEP> 1 <SEP> 7. <SEP> 8 <SEP>
<tb> MB6 <SEP> 0. <SEP> 057 <SEP> 3 <SEP> 36.3 <SEP> 18.3
<tb> MB7 <SEP> 0. <SEP> 004 <SEP> 25 <SEP> 22. <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 6. <SEP> 0 <SEP>
<tb> MB8 <SEP> 0. <SEP> 009 <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> 2 <SEP> 1. <SEP> 9 <SEP> 1 <SEP> 7. <SEP> 5 <SEP>
<tb> MB9 <SEP> 0. <SEP> 052 <SEP> 50 <SEP> 1 <SEP> 6. <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 5. <SEP> 7 <SEP>
<tb> MB10 <SEP> 0. <SEP> 008 <SEP> 43 <SEP> 1 <SEP> 7. <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP> 6. <SEP> 5 <SEP>
<tb> MC1 <SEP> Pas <SEP> de <SEP> mesure <SEP> Pas <SEP> de <SEP> mesure <SEP> 19.9 <SEP> 12.
<tb>

MC2 <SEP> Pas <SEP> de <SEP> mesure <SEP> Pas <SEP> de <SEP> mesure <SEP> 12.5 <SEP> 14.5
<tb> MC3 <SEP> Pas <SEP> de <SEP> mesure <SEP> Pas <SEP> de <SEP> mesure <SEP> 9.8 <SEP> 15.6
<tb>

TABLEAU 3

'""########ompositK)tichumc(%cnmasse);Fractionestante:Feetimp .####### Ca/0

<tb> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> S <SEP> P <SEP> N <SEP> Al <SEP> Cr <SEP> V <SEP> Ti <SEP> Ca <SEP> 0 <SEP> Divers <SEP>
<tb> A1 <SEP> 0.45 <SEP> 0.20 <SEP> 0.90 <SEP> 0. <SEP> 095 <SEP> 0.020 <SEP> 0. <SEP> 004 <SEP> 0. <SEP> 002 <SEP> 0. <SEP> 0012 <SEP> 0. <SEP> 0023 <SEP> 0.52
<tb> A2 <SEP> 0.46 <SEP> 0.21 <SEP> 0.85 <SEP> 0.092 <SEP> 0.018 <SEP> 0.004 <SEP> 0.002 <SEP> 0.15 <SEP> 0.08 <SEP> - <SEP> 0.0013 <SEP> 0.0031 <SEP> 0. <SEP> 42
<tb> A3 <SEP> 0.44 <SEP> 0. <SEP> 22 <SEP> 0. <SEP> 95 <SEP> 0. <SEP> 088 <SEP> 0.019 <SEP> 0.004 <SEP> 0. <SEP> 002 <SEP> 0.15 <SEP> 0.08 <SEP> 0. <SEP> 008 <SEP> 0. <SEP> 0021 <SEP> 0. <SEP> 0028 <SEP> 0. <SEP> 75 <SEP>
<tb> A4 <SEP> 0. <SEP> 45 <SEP> 0.21 <SEP> 0.89 <SEP> 0.091 <SEP> 0.017 <SEP> 0.004 <SEP> 0.0005 <SEP> 0.15 <SEP> 0.08 <SEP> 0.005 <SEP> 0.0051 <SEP> 0.0064 <SEP> - <SEP> 0.80
<tb> A5 <SEP> 0.45 <SEP> 0.20 <SEP> 0.98 <SEP> 0.097 <SEP> 0.020 <SEP> 0.004 <SEP> 0.002 <SEP> 0.15 <SEP> 0.08 <SEP> 0.007 <SEP> 0.0023 <SEP> 0.0021 <SEP> - <SEP> 1. <SEP> 10
<tb> A6 <SEP> 0. <SEP> 46 <SEP> 0.20 <SEP> 0.88 <SEP> 0.098 <SEP> 0.020 <SEP> 0.004 <SEP> 0.002 <SEP> 0.15 <SEP> 0.08 <SEP> 0.008 <SEP> 0.0032 <SEP> 0.0023 <SEP> - <SEP> 1.39
<tb> A7 <SEP> 0. <SEP> 44 <SEP> 0.51 <SEP> 0.98 <SEP> 0.088 <SEP> 0.019 <SEP> 0.004 <SEP> 0.002 <SEP> 0.15 <SEP> 0.08 <SEP> 0.008 <SEP> 0.0017 <SEP> 0.0025 <SEP> - <SEP> 0.68
<tb> 0. <SEP> 28
<tb> A8 <SEP> 0.44 <SEP> 0.22 <SEP> 0.92 <SEP> 0.96 <SEP> 0.020 <SEP> 0.003 <SEP> 0.021 <SEP> 0.15 <SEP> 0.08 <SEP> 0.008 <SEP> 0.0007 <SEP> 0.0025 <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 28
<tb> A8 <SEP> 0. <SEP> 44 <SEP> 0.22 <SEP> 0.92 <SEP> 0.90 <SEP> @
<tb> A9 <SEP> 0.45 <SEP> 0.21 <SEP> 0. <SEP> 91 <SEP> 0.095 <SEP> 0.021 <SEP> 0.005 <SEP> 0.021 <SEP> 0.15 <SEP> 0.08 <SEP> 0.010 <SEP> 0.0008 <SEP> 0.0019 <SEP> - <SEP> 0.42
<tb> A10 <SEP> 0.45 <SEP> 0.22 <SEP> 0.92 <SEP> 0.097 <SEP> 0.020 <SEP> 0.004 <SEP> 0.038 <SEP> 0.14 <SEP> 0.08 <SEP> 0.009 <SEP> 0.0003 <SEP> 0.0004 <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 75
<tb> 0. <SEP> 82
<tb>

A11 0. 45 0. 21 0. 90 0. 096 0. Oi 9 0. 004 0. 023 0. 14 0. 08 0. 009 0. 0009 0. 0011 0. 82 A12 0. 45 0. 23 0. 93 0. 098 0. 020 0. 003 0. 034 0. 15 0. 08 0. 008 0. 0021 0. 0018 - 1.17 8i 0. 39 0. 45 7. 20 0. 178 0- 018 0. 004 0. 002 0. 08 0. 10 - 0- OOiB 0.0026 Mg: 0. 0002 0.69

83 0.41 0.41 1.18 0.170 0.020 0.003 0.002 0.08 0-10 - 0. 0023 0. 0023 Mg : 0. 0003 i . 00

CM3 0.19 0.26 0.73 0-016~0~010~003~0~027~~~)~OJO~18 - 0. 0017 0. 0017 - 1. 00

TABLEAU 4

<tb>
<tb> Taux <SEP> de <SEP> masse <SEP> [Ca] <SEP> e <SEP> Masse <SEP> de <SEP> copeaux <SEP> Masse <SEP> de <SEP> copeaux
<tb> dans <SEP> les <SEP> inclusions <SEP> de <SEP> tournage <SEP> de <SEP> perçage
<tb> Acier <SEP> (Ca)ox <SEP> (0)ox <SEP> (ppm) <SEP> (g/10 <SEP> pièces) <SEP> (g/100 <SEP> pièces)
<tb> A1 <SEP> 0. <SEP> 286 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> -3.6 <SEP> 7.5 <SEP> 0.52
<tb> A2 <SEP> 0.293 <SEP> 0.42 <SEP> -8.6 <SEP> 6. <SEP> 4 <SEP> 0. <SEP> 44
<tb> A3 <SEP> 0. <SEP> 264 <SEP> 0. <SEP> 45 <SEP> 4. <SEP> 6 <SEP> 16. <SEP> 0 <SEP> 0. <SEP> 95
<tb> A4 <SEP> 0. <SEP> 329 <SEP> 0.43 <SEP> 2.1 <SEP> 19. <SEP> 8 <SEP> 1. <SEP> 28
<tb> A5 <SEP> 0.286 <SEP> 0. <SEP> 41 <SEP> 8. <SEP> 4 <SEP> 40. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 80
<tb> A6 <SEP> 0. <SEP> 286 <SEP> 0.42 <SEP> 16.4 <SEP> 43.1 <SEP> 2.10
<tb> A7 <SEP> 0.293 <SEP> 0.42 <SEP> -0.4 <SEP> 9.7 <SEP> 0. <SEP> 62 <SEP>
<tb> A8 <SEP> 0.136 <SEP> 0. <SEP> 44 <SEP> -0. <SEP> 7 <SEP> 12. <SEP> 4 <SEP> 0. <SEP> 80
<tb> A9 <SEP> 0.079 <SEP> 0.44 <SEP> 4. <SEP> 6 <SEP> 19. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 21
<tb> A10 <SEP> 0. <SEP> 036 <SEP> 0.44 <SEP> 2.7 <SEP> 19.5 <SEP> 1.25
<tb> A11 <SEP> 0. <SEP> 171 <SEP> 0.44 <SEP> 4.7 <SEP> 19. <SEP> 2 <SEP> 1.

* <SEP> 28 <SEP>
<tb> A12 <SEP> 0. <SEP> 093 <SEP> 0.45 <SEP> 17. <SEP> 3 <SEP> 49. <SEP> 2 <SEP> 1. <SEP> 87
<tb> 81 <SEP> 0.293 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 0. <SEP> 3 <SEP> 8. <SEP> 3 <SEP> 0. <SEP> 48
<tb> B2 <SEP> 0.293 <SEP> 0.43 <SEP> -5.3 <SEP> 3. <SEP> 8 <SEP> 0. <SEP> 33
<tb> B3 <SEP> 0. <SEP> 279 <SEP> 0.42 <SEP> 7.7 <SEP> 33. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 52
<tb> B4 <SEP> 0.286 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 13. <SEP> 4 <SEP> 32. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 64
<tb> H1 <SEP> 0.293 <SEP> 0.39 <SEP> -8.5 <SEP> 9.1 <SEP> 0. <SEP> 88
<tb> H2 <SEP> 0.271 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 4.6 <SEP> 18.1 <SEP> 1.28
<tb> H3 <SEP> 0.300 <SEP> 0.41 <SEP> -1.3 <SEP> 9. <SEP> 8 <SEP> 0. <SEP> 91
<tb> H4 <SEP> 0.293 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> 8. <SEP> 4 <SEP> 38. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 66
<tb> H5 <SEP> 0.307 <SEP> 0.42 <SEP> 15.2 <SEP> 51.3 <SEP> 1. <SEP> 90 <SEP>
<tb> H6 <SEP> 0.293 <SEP> 0.42 <SEP> -8.6 <SEP> 6. <SEP> 4 <SEP> 0. <SEP> 44
<tb> H7 <SEP> 0. <SEP> 250 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 4.7 <SEP> 18.2 <SEP> 1. <SEP> 10
<tb> H8 <SEP> 0. <SEP> 286 <SEP> 0. <SEP> 41 <SEP> 8. <SEP> 4 <SEP> 34.0 <SEP> 1. <SEP> 55
<tb> CM1 <SEP> 0.150 <SEP> 0.41 <SEP> 3.6 <SEP> 17. <SEP> 0 <SEP> 1.28
<tb> CM2 <SEP> 0. <SEP> 121 <SEP> 0. <SEP> 44 <SEP> -0.7 <SEP> 10.7 <SEP> 0. <SEP> 98
<tb> CM3 <SEP> 0.093 <SEP> 0.45 <SEP> 13.5 <SEP> 52.1 <SEP> 1. <SEP> 92
<tb>

TABLEAU 5

Composition chumque(%ennF########## cain Acier 7~j Ga Divers Acier C Mn N A 1 Ca 0 Divers 0.565 E1 0.40 0.20 0.80 0.050 0.020 0.008 0.002 0.0013 0.0023 TI:0.027 0.565 E2 0.20 1.30 1.80 0.048 0.0 0.009 0.003 0.0013 0.0031 Cr:1.2 0.419 0.20 1.80 1.20 0.049 0.019 0.012 0.003 0.0015 0.0026 V:0.15 0.577 0.21 0.20 0.90 0.051 0.020 0.008 0.018 0.0009 0.0021 Mo:0.20 0.429 0.22 0.20 0.81 0.049 0.020 0.009 0.002 0.0021 0.0030 Nb:0.018 0.700 0.20 0.20 0.79 0.048 0.019 0.008 0.002 0.0017 0.0025 Cu:0.40 0.680 0.21 0.22 0.82 0.050 0.020 0.009 0.021 0.0008 0.0026 Ni:0.20 0.308 E8 0.40 0.20 0.81 0.050 0.020 0.008 0.002 0.0021 0.0030 Ti:0.021 0.700

E11 0- 0.20 0.88 0.049 0.020 0.008 0.022 0.0023 0.0023 Mo:0.20 1.000 E12 0.20 0.20 0.80 0.051 0.020 0.008 0.002 0.0030 0.0025 Nb:0.017 1.200 E13 0.20 0.20 0.80 0.049 0.019 0.009 0.002 0.0030 0.0026 Cu:0.41 1.154 E14 0.21 0.22 0.81 0.051 0.020 0.009 0.023 0.0027 0.0025 Ni:0.20 1.080 E15 0.21 0.21 0.79 0.051 0.019 0.016 0.002 0.0018 0.0028 Cr:0.15,V:0.10 0.643 E16 0.20 0.20 0.80 0 049 0.020 0.017 0.003 0.0032 0.0022 Gr:O. 15,V:0. 10 1.455

TABLEAU 6

<tb>
<tb> Taux <SEP> de <SEP> masse <SEP> [Ca]e <SEP> Masse <SEP> de <SEP> copeaux <SEP> Masse <SEP> de <SEP> copeaux
<tb> Acier <SEP> dans <SEP> les <SEP> inclusions <SEP> de <SEP> tournage <SEP> de <SEP> perçage <SEP>
<tb> Acier <SEP> dans <SEP> les <SEP> inclusions <SEP> (g/10 <SEP> pièces) <SEP> (g/100 <SEP> pièces)
<tb> (Ca)ox <SEP> (0)ox <SEP> (ppm)
<tb> E1 <SEP> 0. <SEP> 286 <SEP> 0.42 <SEP> -2. <SEP> 65 <SEP> 8.1 <SEP> 0.62
<tb> E2 <SEP> 0. <SEP> 293 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> -8. <SEP> 62 <SEP> 7. <SEP> 6 <SEP> 0. <SEP> 54
<tb> E3 <SEP> 0. <SEP> 271 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> -1. <SEP> 41 <SEP> 8.5 <SEP> 0. <SEP> 70
<tb> E4 <SEP> 0. <SEP> 286 <SEP> 0. <SEP> 41 <SEP> -5. <SEP> 63 <SEP> 6. <SEP> 8 <SEP> 0. <SEP> 67
<tb> E5 <SEP> 0. <SEP> 286 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> 0. <SEP> 59 <SEP> 10. <SEP> 3 <SEP> 0. <SEP> 91
<tb> E6 <SEP> 0. <SEP> 293 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> -0. <SEP> 43 <SEP> 9. <SEP> 8 <SEP> 0. <SEP> 82
<tb> E7 <SEP> 0. <SEP> 136 <SEP> 0. <SEP> 44 <SEP> -0. <SEP> 02 <SEP> 10. <SEP> 1 <SEP> 0. <SEP> 80
<tb> E8 <SEP> 0. <SEP> 093 <SEP> 0. <SEP> 45 <SEP> 14. <SEP> 81 <SEP> 49. <SEP> 2 <SEP> 1. <SEP> 87
<tb> E9 <SEP> 0.243 <SEP> 0. <SEP> 44 <SEP> 7. <SEP> 31 <SEP> 18. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 23
<tb> E10 <SEP> 0. <SEP> 279 <SEP> 0. <SEP> 41 <SEP> 8. <SEP> 73 <SEP> 38. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 54
<tb> E11 <SEP> 0. <SEP> 150 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> 14. <SEP> 79 <SEP> 38. <SEP> 0 <SEP> 2. <SEP> 00
<tb> E12 <SEP> 0. <SEP> 271 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 14. <SEP> 22 <SEP> 45. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 64
<tb> E13 <SEP> 0. <SEP> 279 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> 12.76 <SEP> 48. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 90
<tb> E14 <SEP> 0. <SEP> 236 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 13. <SEP> 30 <SEP> 42. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 55
<tb> E15 <SEP> 0. <SEP> 271 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 0. <SEP> 33 <SEP> 9. <SEP> 0 <SEP> 0. <SEP> 90
<tb> E16 <SEP> 0.264 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 18. <SEP> 48 <SEP> 55. <SEP> 0 <SEP> 2.10
<tb>

TABLEAU 7

<tb> Acier
<tb> Composition <SEP> chimique <SEP> (% <SEP> en <SEP> masse) <SEP> ; <SEP> Fraction <SEP> restante <SEP> : <SEP> Fe <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> Ca/0
<tb> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> S <SEP> P <SEP> N <SEP> Al <SEP> Cr <SEP> V <SEP> Ti <SEP> Ca <SEP> 0 <SEP> Divers
<tb> F1 <SEP> 0.39 <SEP> 0.26 <SEP> 0.81 <SEP> 0.048 <SEP> 0.0189 <SEP> 0.012 <SEP> 0.001 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.0018 <SEP> 0.0026 <SEP> Se <SEP> :0.004 <SEP> 0.692
<tb> 0. <SEP> 409
<tb> F2 <SEP> 0. <SEP> 40 <SEP> 1. <SEP> 31 <SEP> 0. <SEP> 82 <SEP> 0. <SEP> 050 <SEP> 0.015 <SEP> 0. <SEP> 008 <SEP> 0. <SEP> 002 <SEP> 0. <SEP> 16 <SEP> 0. <SEP> 08 <SEP> - <SEP> 0.0009 <SEP> 0.0022 <SEP> Te:0.0031 <SEP> 0.409
<tb>

F3 0.41 0.22 0.79 0. 050 0. 014 0. 009 0. 019 0. 16 0.08 - 0.0011 0.0023 B i : 0. 08 0.478

F 0.40 0. 24 0.80 0. 049 0.015 0. 016 0. 002 - 0. 0021 0. 0028 Te : 0. 003, B i : 0. 02 0.750 F12 0.41 0.24 0. 81 0.049 0.016 0. 016 0.002 - - 0. 0023 0. 0031 Te : 0. 002, B i : 0. 03 0.742 F13 0 0.25 0.80 0.049 0.015 0.016 0.002 0.16 0.09 0.0030 0.0030 Se:0.003,Te:0.004 1.000

F16 0.40 0.25 0.80 0.050 0.015 0.016 0.002 O. 16 0.09 - 0.0027 0.0031 ,Te:O. 004, Bi ;0.03 1 Q.871,

TABLEAU 8

<tb>
<tb> Taux <SEP> de <SEP> masse <SEP> [Ca] <SEP> e <SEP> Masse <SEP> de <SEP> copeaux <SEP> Masse <SEP> de <SEP> copeaux
<tb> dans <SEP> les <SEP> inclusions <SEP> de <SEP> tournage <SEP> de <SEP> perçage
<tb> Acier <SEP> (g/10 <SEP> pièces) <SEP> (g/100 <SEP> pièces)
<tb> (Ca)ox <SEP> (0)ox <SEP> (ppm)
<tb> F1 <SEP> 0. <SEP> 293 <SEP> 0.44 <SEP> 0.69 <SEP> 4.7 <SEP> 0.45
<tb> F2 <SEP> 0.293 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> -5. <SEP> 98 <SEP> 3. <SEP> 8 <SEP> 0. <SEP> 33
<tb> F3 <SEP> 0. <SEP> 193 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> 0. <SEP> 44 <SEP> 5. <SEP> 1 <SEP> 0. <SEP> 44
<tb> F4 <SEP> 0.136 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> -1. <SEP> 42 <SEP> 6. <SEP> 6 <SEP> 0. <SEP> 61
<tb> F5 <SEP> 0. <SEP> 229 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 0. <SEP> 71 <SEP> 6. <SEP> 1 <SEP> 0. <SEP> 66
<tb> F6 <SEP> 0. <SEP> 243 <SEP> 0. <SEP> 39 <SEP> 4. <SEP> 83 <SEP> 19.0 <SEP> 1.27
<tb> F7 <SEP> 0. <SEP> 264 <SEP> 0.43 <SEP> 6. <SEP> 02 <SEP> 21.0 <SEP> 1.38
<tb> F8 <SEP> 0.150 <SEP> 0.41 <SEP> 10.41 <SEP> 22. <SEP> 0 <SEP> 1.33
<tb> F9 <SEP> 0. <SEP> 050 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> 15. <SEP> 50 <SEP> 41.0 <SEP> 1.80
<tb> F10 <SEP> 0. <SEP> 207 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> 19.66 <SEP> 49. <SEP> 0 <SEP> 1. <SEP> 97
<tb> Fil! <SEP> 0.286 <SEP> 0. <SEP> 42 <SEP> 0. <SEP> 31 <SEP> 9. <SEP> 0 <SEP> 0. <SEP> 68
<tb> F12 <SEP> 0. <SEP> 279 <SEP> 0. <SEP> 43 <SEP> 2. <SEP> 86 <SEP> 13. <SEP> 0 <SEP> 1.00
<tb> F13 <SEP> 0. <SEP> 264 <SEP> 0. <SEP> 44 <SEP> 4. <SEP> 38 <SEP> 19.0 <SEP> 1.20
<tb> F14 <SEP> 0. <SEP> 286 <SEP> 0. <SEP> 41 <SEP> 9. <SEP> 09 <SEP> 36. <SEP> 0 <SEP> 1.60
<tb> F15 <SEP> 0. <SEP> 286 <SEP> 0. <SEP> 41 <SEP> 13. <SEP> 58 <SEP> 44.0 <SEP> 1.80
<tb> F16 <SEP> 0.264 <SEP> 0.44 <SEP> 7. <SEP> 95 <SEP> 22. <SEP> 0 <SEP> 1.55
<tb>

TABLEAU 9

<tb> Condition: <SEP> Injection <SEP> de <SEP> gaz <SEP> Etat: <SEP> - <SEP> Acier <SEP> liquide, <SEP> Pression <SEP> Puissance <SEP> Addition <SEP> Ca <SEP> Valeur <SEP> A
<tb>

1 f~~, T nn Volume Température atmosph. agitation Volume Profondeur de gaz " { / a ) de gaz V1/ Tl TG (N/m2) JWAL~JiA) ~~~##### (m3/s) (m) (K) (t) (K) (N/m2) (W/t) (g/t) Invention 0. 002 2. 53 298 1823 1.01x105 250 Comp,,"ison 1 0.OÓ1 2. 5- 298 70 1 g23 1. 01 x 105 =17 l'00

<tb> Compataison <SEP> 0. <SEP> 001 <SEP> 2.53 <SEP> 298
<tb>
(N.B.) dans la colonne Volume de gaz injecté, l'unité m3/s signifie m3(normal)/s.

TABLEAU 10

<tb>
<tb> T. <SEP> [0] <SEP> T. <SEP> [Ca] <SEP> [Ca]e
<tb> (ppm) <SEP> (ppm) <SEP> (ppm)
<tb> Invention <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> - <SEP> 3 <SEP>
<tb> Comparaison <SEP> 42 <SEP> 3 <SEP> 7 <SEP> 5.
<tb>

TABLEAU 1 1

Composition chimique (% en masse) ; Fraction restante: Fe et impuretés calo Acier###rÏMJ##SP N A) Pb Ca Divers MD1 C Si Mn 0.051 0.024 0.017 5 0.002 - 0.0008 0.0045 Ti:0.015 0 178 MD2 0.21 0.05 0.65 0.105 0.005 0.0150 0.021 - 0.0010 0.0024 Gr: 1. 01, Mo: 0. 52 0.417 MD3 0.42 0.71 1.52 0.119 0.027 0.0121 0.004 - 0.0022 0.0036 V:0.31 0.611 MD4 0.35 0.18 0.91 0.015 0.012 0.00410.035 - 0.0008 0.0021 Nb:0.032 0.381 MD5 0.18 0.05 1.50 0.025 0.017 0.0043 0.003 - 0.0028 0.0036 Cu...2.0. 0.778 ME1 0.48 0.25 0.. 0.048 0.014 0.0038 0.009 - 0.0014 0.0031 Se:0.008 0.452 ME2 0.47 0.21 0.82 0.049 0.015 0.0041 0.005 - 0.0015 0.0035 Te:0.0012 0.429 ME3 0.48 0.22 0.81 0.047 0.015 0.0039 0.002 - 0.0014 0.0041 Bi:0.05 0.341 ME4 0.49 0.19 0.82 0.050 0.014 0.0042 0.003 - 0.0006 0.0031 Mg:0.0015 0.194 ME5 0.48 0.20 0.82 0.051 0.015 0.0038 0.003 - 0.0015 0.0022 REM:0.0025 0.682 MOEl 0.40 0.21 0.75 0.045 0.023 0.01800.002 - 0.0012 0.0061 v:0.12,5e:0.005 0.197 MOE20.41 0.25 0.74 0 051 0.025 0.0124 0.032 - 0.0009 0.0017 Gr:0.3,V:0.05,Bi:0.06 0.529

TABLEAU 12

. Compo,ition cbimiqoe (% en ,"""e) ; Fraction ,estante , Fe et imp",eté, Acier Pb Ga 0 Divers ACIer Divers MD6 0.41 0.19 0.76 0.049 0.022 0.0177 0.003 - 0.0031 0.0029 Ti:0.013 1.069 MD7 0.20 0.005 0.67 0.108 0.006 0.01510.022 - 0.0022 0.0019 Gr:1. 02, Mo:O. 49 1.158 MD8 0.41 0.72 1.53 0.122 0.029 0.0122 0.005 - 0. 002 0. 00, Or 0.610 MD8 0.34 0.19 0.90 0.122 0.029 o.0122 0.031 - 0.00300.0022 Nb:0.027 1.364 MD9 0.19 0.06 1.51 0.026 0.019 0.0045 0.002 - 0.0015 0.0036 Gu:0.20,Ni:0.45 0.417 ME6 0.49 0.24 0.82 0.051 0.015 0.0041 0.003 - 0.0027 0.0031 Se:0.007 0.871 ME7 0.47 0.22 0.81 0.048 0.014 0.0039 0.004 - ()-0()27 0.0031 Se:0.007 0.490 ME6 0.47 0.22 0.S1 0.04B 0.0,4 0.0039 0.0 - 0.0025 ().0051 Tue-.0.0010 0.490 ME8 0.47 0.23 0.81 0.049 0.0150.0040 0.003 - 0.00220.0019 6i:0.06 1.158 ME8 0.47 0.23 0.8, 0.04S 0.015 0.0040 0.003 - ().()019 0-0018 Mu:0'0019 1.056 ME9 0.48 0.22 0.82 0.049 0.015 0.0041 0.002 - 0. 0 Mg:0.0019 1.056 ::.SJ-=#

TABLEAU 13

<tb>
<tb> Taux <SEP> MnO <SEP> dans <SEP> les <SEP> Surface <SEP> de <SEP> sulfures <SEP> Masse <SEP> de <SEP>
<tb> inclusions <SEP> oxydes <SEP> type <SEP> MnS <SEP> eutectique <SEP> copeaux
<tb> Acier <SEP> (g/10 <SEP> pièces)
<tb> Arc
<tb> MD1 <SEP> 0. <SEP> 031 <SEP> 99 <SEP> 5. <SEP> 4
<tb> MD2 <SEP> 0. <SEP> 009 <SEP> 92 <SEP> 6. <SEP> 4 <SEP>
<tb> MD3 <SEP> 0. <SEP> 023 <SEP> 83 <SEP> 8. <SEP> 6 <SEP>
<tb> MD4 <SEP> 0. <SEP> 045 <SEP> 75 <SEP> 11.1
<tb> MD5 <SEP> 0. <SEP> 018 <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP> 7. <SEP> 5 <SEP>
<tb> ME1 <SEP> 0. <SEP> 01 <SEP> 3 <SEP> 97 <SEP> 6. <SEP> 9 <SEP>
<tb> ME2 <SEP> 0 <SEP> . <SEP> 021 <SEP> 9 <SEP> 0 <SEP> 7. <SEP> 6 <SEP>
<tb> ME3 <SEP> 0 <SEP> . <SEP> 015 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 5. <SEP> 5 <SEP>
<tb> ME4 <SEP> 0. <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> 9 <SEP> 9 <SEP> 5. <SEP> 1
<tb> ME5 <SEP> 0. <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 9 <SEP> 8. <SEP> 3 <SEP>
<tb> MDE1 <SEP> 0. <SEP> 042 <SEP> 64 <SEP> 1 <SEP> 2. <SEP> 8 <SEP>
<tb> MDE2 <SEP> 0. <SEP> 003 <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> . <SEP> 9
<tb> MD6 <SEP> 0. <SEP> 027 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 28. <SEP> 5 <SEP>
<tb> MD7 <SEP> 0 <SEP> . <SEP> 011 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 2 <SEP> 7. <SEP> 4
<tb> MD8 <SEP> 0. <SEP> 058 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 27. <SEP> 8 <SEP>
<tb> MD9 <SEP> 0. <SEP> 004 <SEP> 3 <SEP> 31. <SEP> 5 <SEP>
<tb> MD10 <SEP> 0. <SEP> 063 <SEP> 22 <SEP> 26. <SEP> 5 <SEP>
<tb> ME6 <SEP> 0.014 <SEP> 31 <SEP> 23. <SEP> 0 <SEP>
<tb> ME7 <SEP> 0. <SEP> 059 <SEP> 21 <SEP> 24. <SEP> 7 <SEP>
<tb> ME8 <SEP> 0 <SEP> . <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> . <SEP> 4 <SEP>
<tb> ME9 <SEP> 0. <SEP> 005 <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> 23. <SEP> 3 <SEP>
<tb> ME10 <SEP> 0. <SEP> 008 <SEP> 25 <SEP> 20. <SEP> 1
<tb>

Claims

REVENDICATIONS 1. Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines caractérisé en ce qu'il contient : C : 0,1 - 0,6% ; Si : 0,01 - 2,0% ; Mn : 0,2 - 2,0% ; S : 0,005 - 0,20% ; P : 0,1% ou moins ; Ca : 0,0001 - 0,01% ; N : 0,001 - 0,02% et Al : 0,1% ou moins ; la fraction restante étant Fe et des impuretés, et en ce que l'indice de concentration en calcium utile [Ca]e défini par la formule (1) : [Ca]e = T.[Ca] - (T.[O] / (O)ox) x (Ca) ox (1) dans laquelle [Ca]e : indice de concentration en Ca utile exprimé en ppm en masse ; T.[Ca] : teneur en Ca exprimée en ppm en masse ; T.[O] : teneur en oxygène exprimée en ppm en masse ; (O)ox taux d'oxygène contenu dans les inclusions du type oxydes ; (Ca)ox : taux de Ca contenu dans les inclusions du type oxydes ; est égal ou inférieur à 5ppm.
2. Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon la revendication 1, dans lequel il contient, en remplacement d'une partie du fer, au moins un élément choisi parmi le titane, le chrome, le vanadium, le molybdène, le niobium, le cuivre et le nickel dans les proportions en masse suivantes : Ti : 0,1% ou moins ; Cr : 2,5% ou moins ; V : 0,5% ou moins ;

Mo : 1,0% ou moins ; Nb : 0,1% ou moins ; Cu : 1,0% ou moins et Ni :

2,0% ou moins.
3. Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon la revendication 1 ou 2, dans lequel il contient, en remplacement d'une partie du fer, au moins un élément choisi parmi le sélénium, le tellure, le bismuth, le magnésium et au moins un éléments du groupe des Terres Rares (ETR) dans les proportions en masse suivantes : Se : 0,01 % ou moins ; Te : 0,01 % ou moins ; Bi : 0,1% ou moins ; Mg : 0,01% ou moins et au moins un élément ETR : 0,01 % ou moins.

<Desc/Clms Page number 58>
4. Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la teneur en calcium est comprise entre 0,0001% et 0,0048% en masse et la teneur en oxygène dans les impuretés est comprise entre 0,002 et 0,006% en masse.
5. Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines caractérisé en ce qu'il contient : C : 0,1 - 0,6% ; Si : 0,01 - 2,0% ; Mn : 0,2 - 2,0% ; 0,005 - 0,20% ; P : 0,1% ou moins ; Ca : 0,0001 - 0,01% ; N : 0,001 - 0,02% et Al: 0,1% ou moins ; la fraction restante étant Fe et des impuretés, en ce que le taux en masse du composé MnO contenu dans les inclusions du type oxydes est égal ou inférieur à 0,05, et en ce que le taux en masse du calcium à l'oxygène satisfait la formule (2) :

Ca/O =< 0,8 (2).
6. Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon la revendication 5, dans lequel il contient, en remplacement d'une partie du fer, au moins un élément choisi parmi le titane, le chrome, le vanadium, le molybdène, le niobium, le cuivre et le nickel dans les proportions en masse suivantes : Ti : 0,1% ou moins ; Cr : 2,5% ou moins ; V : 0,5% ou moins ;

Mo : 1,0% ou moins ; Nb : 0,1% ou moins ; Cu : 1,0% ou moins et Ni :

2,0% ou moins.
7. Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon la revendication 5 ou 6, dans lequel il contient, en remplacement d'une partie du fer, au moins un élément choisi parmi le sélénium, le tellure, le bismuth, le magnésium et au moins un éléments du groupe des Terres Rares (ETR) dans les proportions en masse suivantes : Se : 0,01% ou moins ; Te : 0,01% ou moins ; Bi : 0,1 % ou moins ; Mg : 0,01 % ou moins et au moins un élément ETR : 0,01% ou moins.
8. Acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la teneur en oxygène dans les impuretés est comprise entre 0,002 et 0,006% en masse.

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9. Procédé de préparation d'un acier utilisable pour la fabrication de structures de machines selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que - on prépare un bain d'acier dont la composition est telle que définie dans les revendications 1 à 3, sauf en ce qui concerne Ca, ; - on met ledit bain d'acier sous agitation continue avec une puissance d'agitation # telle que définie dans la formule (3) : s = {(371 x Q x TL)/WL} x ln{1 + (9,8 x p x H)/P} + {1 - (TG/TL)} (3) dans laquelle # : puissance d'agitation par tonne de bain d'acier (W/t) ;

Q : volume de gaz injecté (m3 (Normal)/s) ;

TL: température du bain d'acier (K) ; WL : quantité du bain d'acier (t) ; p : densité du bain d'acier (7 x 10 3 kg/m 3) ;

H : profondeur du gaz injecté (m) ;

P : pression atmosphérique (N/m2) ; TG: température du gaz injecté (K) ; ledit facteur s étant égal ou inférieur à 60W/t ; - on ajoute Ca en sorte d'obtenir une valeur de A défini dans la formule (4) : A = [alpha]/# (4) dans laquelle a signifie la quantité de Ca ajoutée par tonne de bain d'acier (g/t) ; ladite valeur de A étant égale ou inférieure à 20 ; - on fait couler le bain d'acier en continu.