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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX ALLIAGES FERRITIQUES.
L'invention est relative aux alliages ferritiques, et vise à procurer des alliages ferritiques à haute résistance, forgeables, possédant une bonne combinaison de résistance et de ductilité couplées avec des propriétés d'inoxydabilité et (si requises) de non-écaillage, sans :avoir recours aux traitements usuels de trempe et de revenuo
Normalement, des aciers structuraux à haute résistance doivent leurs propriétés physiques caractéristiques à la relation particulière entre les teneurs en carbone et en fer qui, dans certains cas peuvent être complétées par des éléments d'alliage appropriés. Avec ces aciers il est nécessaire, pour que les propriétés désirables puissent être atteintes, de les soumettres à des traitements thermiques comprenant un chauffage dans la région gamma (ou austénitique),
un refroidissement à au moins une certaine vitesse (par exemple à l'airs l'huile ou l'eau) suivi d'un processus de revenu ou de retour à la résistance requiseo
A défaut d'utilisation des températures de trempe et des taux ou vitesses de refroidissement appropriés, il arrive fréquemment que la matière ait une résistance trop élevée et une ductilité trop faible, ou vice-versao
Une autre difficulté en ce qui concerne le type d'acier en question, résulte de ce que, lors de l'emploi de teneurs élevées en chrome pour communiquer des propriétés anti-rouille et de résistance à l'écaillage, il est nécessaire d'utiliser des températures de trempe relativement plus élevées, avec de plus grands risques résultant de gauchissement, perte de métal et,
ou altération de l'aspect de surface. Cette dernière difficulté a une portée spéciale dans les cas où l'objet doit satisfaire à des tolérances réduites dans ses dimensions comme pour des objets de précision matricés.
La présente invention procure un alliage ferritique dans lequel l'obtention de la résistance nécessaire n'est pas basée sur l'élément carbone
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et les traitements thermiques associés, mais sur l'emploi d'un équilibre cri- tique sélectionné d'éléments d'alliage avec le ferlesquels éléments (pré- sents chacun dans une gamme critique) cnt collectivement une dureté et une résistance intrinsèques naturelles.
Les alliages selon l'inventicn comprennent la gamme de composi- tions ci-après:
Carbone jusque 0,1 %
Silicium 1,5 à 6,0%
Manganèse 0,5 à 5,0%
Nickel 0,5 à 6,0%
Chrome 3,0 à 16,0%
Fer en substance le reste
Le niobium, titane, vanadium ou molybdène, soit isolément ou en combinaison, peuvent être présents en petites quantités, jusqu'à un maximum total de 100 %.
La gamme préférée est
Carbone 0,1 % maximum
Silicium 2,0 à 5,0%
Manganèse 2,0 à 4,0%
Nickel 3,0 à 6,0%
Chrome 8,0 à 14,0% Titane ou ) jusque 0,75% Niobium jusque 0,75%
Fer le reste
Ce qui suit sont des exemples d'alliages réalisant l'invention, et de leurs propriétés typiques:
EMI2.1
<tb>
<tb> Composition
<tb> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Ni <SEP> Cr <SEP> Ti <SEP> Nb
<tb> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> %
<tb> Alliage <SEP> A <SEP> 0,08 <SEP> 2egg <SEP> 2,50 <SEP> 3,59 <SEP> 13,64 <SEP> - <SEP> 0,52
<tb> Alliage <SEP> B <SEP> 0,07 <SEP> 4,61 <SEP> 3,14 <SEP> 5,16 <SEP> 8,50 <SEP> Alliage <SEP> C <SEP> 0,07 <SEP> 4,44 <SEP> 3,22 <SEP> 5,25 <SEP> 8,57 <SEP> 0,37 <SEP> Propriétés
<tb> Limite <SEP> Tension <SEP> Allon- <SEP> Réduc- <SEP> Choc <SEP> Izod
<tb> élastique <SEP> maximum <SEP> gement <SEP> tion <SEP> pieds <SEP> mètre
<tb> Kg/mm2 <SEP> Kg/mm2 <SEP> % <SEP> d'étendue <SEP> livres <SEP> ou <SEP> Kgs
<tb> %
<tb> Alliage <SEP> A <SEP> 77,17 <SEP> 102,37 <SEP> 24 <SEP> 56 <SEP> 77 <SEP> 10,6
<tb> Alliage <SEP> B <SEP> 97,65 <SEP> 133,08 <SEP> 20 <SEP> 47 <SEP> - <SEP> Alliage <SEP> C <SEP> 86,
31 <SEP> 130,72 <SEP> 21,5 <SEP> 41 <SEP> -
<tb>
Pour tous les buts pratiques les alliages de l'invention ne sont pas affectés par des traitements thermiques et par suite ne nécessitent pas de trempe ni de revenu comme c'est le cas pour les alliages ferritiques à haute résistance normaux dont il a été question précédemment. Lorsque toutefois un travail mécanique ou écrouissage à froid a été appliqué pendant la fabrication, il peut être nécessaire d'avoir recours à un traitement de relâchement des tensions exécuté mettons à 650-700 C.
Les résultats ci-après, d'essais exécutées sur des alliages de la composition A mentionnée plus haut, illustrent 1?insensibilité des alliages
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EMI3.1
<tb>
<tb> de <SEP> la <SEP> présente <SEP> invention <SEP> aux <SEP> traitements <SEP> thermiques:
<tb> Traitement <SEP> 1 <SEP> heure <SEP> à <SEP> 1 <SEP> heure <SEP> à <SEP> Refroidis- <SEP> Refroidisséthermique <SEP> 700 C <SEP> et <SEP> 7500C <SEP> et <SEP> sement <SEP> à <SEP> ment <SEP> à <SEP> Pair
<tb> refroidis- <SEP> refroidis- <SEP> l'air <SEP> de- <SEP> depuis <SEP> 900 C
<tb> sement <SEP> à <SEP> sement <SEP> à <SEP> puis <SEP> 900 C <SEP> suivi <SEP> d'un
<tb> l'air <SEP> de- <SEP> l'air <SEP> de- <SEP> chauffage <SEP> de
<tb> puis <SEP> cette <SEP> puis <SEP> cette <SEP> 1 <SEP> heure <SEP> à
<tb> température <SEP> température <SEP> 700 C <SEP> et <SEP>
refroidissement <SEP> à <SEP> l'air
<tb> depuis <SEP> cette
<tb> température
<tb> Limite <SEP> élas- <SEP> 77,17 <SEP> 80,32 <SEP> 77,17 <SEP> 78,75
<tb> tique <SEP> Kg/mm2
<tb> Tension <SEP> maximum <SEP> Kg/mm2 <SEP> 102,37 <SEP> 102,37 <SEP> 106,31 <SEP> 105,36
<tb> Allongement
<tb> % <SEP> 24 <SEP> 19 <SEP> 17 <SEP> 21
<tb> Réduction
<tb> d'étendue <SEP> 56 <SEP> 53 <SEP> 51,5 <SEP> 59
<tb> ou <SEP> striction
<tb> %
<tb> Choc <SEP> Izod
<tb> Pieds <SEP> Livres <SEP> ( <SEP> 77 <SEP> (86 <SEP> (36 <SEP> (84
<tb> ou <SEP> ( <SEP> ( <SEP> ( <SEP> (
<tb> mètres-Kgs <SEP> ( <SEP> 10,6 <SEP> (11,9 <SEP> ( <SEP> 5 <SEP> (11,6
<tb>
Les valeurs du Choc Izod ci-dessus ont été obtenues comme résultats d'essais exécutés conformément aux spécifications du British Standard 131:1933 (y compris les modifications de Décembre 1942) publiées par la British Standard Institution.
Les éprouvettes d'essai étaient des éprouvettes standards de Choc Izod à 3 encoches de 10 x 10 mm de section comme montré Fig. la,page 20 de la publication prémentionnée et la machine d'essai était conforme à la description donnée page 20 de la dite publication.
REVENDICATIONS.
1. - Un alliage ferritique à haute résistance, forgeable, compre nant : carbone jusque 0,1 %, silicium 1,5 à 6 %, manganèse 0,5 à 5 %, nickel 0,5 à 6 %, chrome 3 à 16% et fer en substance le restant.
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IMPROVEMENTS TO FERRITIC ALLOYS.
The invention relates to ferritic alloys, and aims to provide high strength ferritic alloys, forgable, having a good combination of strength and ductility coupled with properties of rust and (if required) non-spalling, without: use the usual tempering and tempering treatments
Normally, high strength structural steels owe their characteristic physical properties to the special relationship between carbon and iron contents which in some cases can be supplemented by suitable alloying elements. With these steels it is necessary, so that the desirable properties can be achieved, to subject them to heat treatments comprising heating in the gamma (or austenitic) region,
cooling to at least a certain speed (for example with air, oil or water) followed by a process of tempering or returning to the required resistance o
Failure to use the correct quenching temperatures and cooling rates or rates often results in the material having too high strength and too low ductility, or vice versa.
Another difficulty with respect to the type of steel in question arises from the fact that, when employing high chromium contents to impart anti-rust and chip resistance properties, it is necessary to use relatively higher quenching temperatures, with greater risks resulting from warping, metal loss and,
or alteration of the surface appearance. This latter difficulty has a special significance in cases where the object must satisfy reduced tolerances in its dimensions as for precision die-cast objects.
The present invention provides a ferritic alloy in which obtaining the necessary strength is not based on the element carbon
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and associated heat treatments, but employing a selected critical balance of alloying elements with which elements (each present in a critical range) collectively have inherent natural hardness and strength.
The alloys according to the invention include the range of compositions below:
Carbon up to 0.1%
Silicon 1.5 to 6.0%
Manganese 0.5 to 5.0%
Nickel 0.5 to 6.0%
Chromium 3.0 to 16.0%
Iron in substance the rest
Niobium, titanium, vanadium or molybdenum, either singly or in combination, can be present in small amounts, up to a total maximum of 100%.
The preferred range is
Carbon 0.1% maximum
Silicon 2.0 to 5.0%
Manganese 2.0 to 4.0%
Nickel 3.0 to 6.0%
Chromium 8.0 to 14.0% Titanium or) up to 0.75% Niobium up to 0.75%
Iron the rest
The following are examples of alloys embodying the invention, and their typical properties:
EMI2.1
<tb>
<tb> Composition
<tb> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Ni <SEP> Cr <SEP> Ti <SEP> Nb
<tb>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>%
<tb> Alloy <SEP> A <SEP> 0.08 <SEP> 2egg <SEP> 2.50 <SEP> 3.59 <SEP> 13.64 <SEP> - <SEP> 0.52
<tb> Alloy <SEP> B <SEP> 0.07 <SEP> 4.61 <SEP> 3.14 <SEP> 5.16 <SEP> 8.50 <SEP> Alloy <SEP> C <SEP> 0 , 07 <SEP> 4.44 <SEP> 3.22 <SEP> 5.25 <SEP> 8.57 <SEP> 0.37 <SEP> Properties
<tb> Limit <SEP> Voltage <SEP> Allon- <SEP> Reduc- <SEP> Shock <SEP> Izod
<tb> elastic <SEP> maximum <SEP> gement <SEP> tion <SEP> feet <SEP> meter
<tb> Kg / mm2 <SEP> Kg / mm2 <SEP>% <SEP> of span <SEP> pounds <SEP> or <SEP> Kgs
<tb>%
<tb> Alloy <SEP> A <SEP> 77.17 <SEP> 102.37 <SEP> 24 <SEP> 56 <SEP> 77 <SEP> 10.6
<tb> Alloy <SEP> B <SEP> 97.65 <SEP> 133.08 <SEP> 20 <SEP> 47 <SEP> - <SEP> Alloy <SEP> C <SEP> 86,
31 <SEP> 130.72 <SEP> 21.5 <SEP> 41 <SEP> -
<tb>
For all practical purposes the alloys of the invention are not affected by heat treatments and therefore do not require quenching or tempering as is the case for the normal high strength ferritic alloys discussed previously. . However, when mechanical work or cold work has been applied during fabrication, it may be necessary to have recourse to a stress relief treatment carried out say at 650-700 C.
The results below, of tests carried out on alloys of composition A mentioned above, illustrate the insensitivity of the alloys.
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EMI3.1
<tb>
<tb> of <SEP> the <SEP> presents <SEP> invention <SEP> to the <SEP> heat treatments <SEP>:
<tb> Treatment <SEP> 1 <SEP> hour <SEP> to <SEP> 1 <SEP> hour <SEP> to <SEP> Cooling- <SEP> Thermal cooling <SEP> 700 C <SEP> and <SEP> 7500C <SEP> and <SEP> sement <SEP> to <SEP> ment <SEP> to <SEP> Pair
<tb> cooled- <SEP> cooled- <SEP> air <SEP> de- <SEP> from <SEP> 900 C
<tb> sement <SEP> to <SEP> sement <SEP> to <SEP> then <SEP> 900 C <SEP> followed by <SEP> by a
<tb> air <SEP> from- <SEP> air <SEP> from- <SEP> heating <SEP> from
<tb> then <SEP> this <SEP> then <SEP> this <SEP> 1 <SEP> hour <SEP> to
<tb> temperature <SEP> temperature <SEP> 700 C <SEP> and <SEP>
air cooling <SEP> to <SEP>
<tb> from <SEP> this
<tb> temperature
<tb> Limit <SEP> elas- <SEP> 77.17 <SEP> 80.32 <SEP> 77.17 <SEP> 78.75
<tb> tick <SEP> Kg / mm2
<tb> Maximum <SEP> tension <SEP> Kg / mm2 <SEP> 102.37 <SEP> 102.37 <SEP> 106.31 <SEP> 105.36
<tb> Elongation
<tb>% <SEP> 24 <SEP> 19 <SEP> 17 <SEP> 21
<tb> Reduction
<tb> of scope <SEP> 56 <SEP> 53 <SEP> 51.5 <SEP> 59
<tb> or <SEP> striction
<tb>%
<tb> Shock <SEP> Izod
<tb> Feet <SEP> Pounds <SEP> (<SEP> 77 <SEP> (86 <SEP> (36 <SEP> (84
<tb> or <SEP> (<SEP> (<SEP> (<SEP> (
<tb> meters-Kgs <SEP> (<SEP> 10.6 <SEP> (11.9 <SEP> (<SEP> 5 <SEP> (11.6
<tb>
The above Izod Shock values were obtained as results of tests performed in accordance with the specifications of British Standard 131: 1933 (including the December 1942 modifications) published by the British Standard Institution.
The test specimens were standard Choc Izod 3 notch specimens of 10 x 10 mm section as shown in Fig. 1a, page 20 of the above-mentioned publication and the testing machine conformed to the description given on page 20 of said publication.
CLAIMS.
1. - A high resistance, forgeable ferritic alloy, comprising: carbon up to 0.1%, silicon 1.5 to 6%, manganese 0.5 to 5%, nickel 0.5 to 6%, chromium 3 to 16 % and iron in substance the remainder.