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EP1379706B1 - Acier a outils a tenacite renforcee, procede de fabrication de pieces dans cet acier et pieces obtenues - Google Patents

Acier a outils a tenacite renforcee, procede de fabrication de pieces dans cet acier et pieces obtenues Download PDF

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Publication number
EP1379706B1
EP1379706B1 EP02727658A EP02727658A EP1379706B1 EP 1379706 B1 EP1379706 B1 EP 1379706B1 EP 02727658 A EP02727658 A EP 02727658A EP 02727658 A EP02727658 A EP 02727658A EP 1379706 B1 EP1379706 B1 EP 1379706B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steel
zirconium
titanium
bath
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02727658A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1379706A1 (fr
Inventor
Jean Beguinot
Dominique Viale
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Industeel Creusot
Original Assignee
Industeel Creusot
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Industeel Creusot filed Critical Industeel Creusot
Priority to SI200230072T priority Critical patent/SI1379706T1/xx
Publication of EP1379706A1 publication Critical patent/EP1379706A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1379706B1 publication Critical patent/EP1379706B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
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    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
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    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur

Definitions

  • the present invention relates to a tool steel composition having a toughness reinforced compared to the shades of the prior art, a process of making this composition as well as the parts that can be thus obtained.
  • Tool steels are widely used in many applications involving in particular relative movements between parts in contact, where one of the parts must maintain its integrity geometric as long as possible. Examples of these are realization, machining and cutting tools and equipment metrological.
  • the grade must have good hardenability, so that the structure as homogeneous as possible over large thicknesses after the tempering.
  • the inventors have found that a further improvement of the compromise toughness - mechanical and wear resistance results unexpectedly from a sufficient nitrogen content with a minimum content of titanium and / or zirconium, itself a function of the nitrogen content.
  • the titanium and / or zirconium content of the steel according to the invention must be between 0.06 and 0.15% by weight. Indeed, beyond 0.15% by weight, the Precipitation of titanium nitride and / or zirconium tends to coalesce and lose its effectiveness. On the other hand, if the content is less than 0.06% by weight, the amount of titanium and / or zirconium present is insufficient to form enough nitrides of titanium and / or zirconium to obtain the improvement sought after in toughness and resistance to wear. It will be noted that zirconium may be substituted in whole or in part for titanium in the proportion of two parts of zirconium for a part of titanium.
  • the nitrogen content of the steel according to the invention must be between 0.004 and 0.02% by weight, preferably between 0.006 and 0.02% by weight. We limits its content to 0.02% by weight because beyond, the tenacity tends to decrease.
  • the carbon content of the steel according to the invention must be between 0.8 and 1.5% by weight, preferably between 0.8 and 1.2% by weight. Carbon must be present in an amount sufficient to form carbides and reach the level of hardness that one wishes to obtain for the shade.
  • the carbon content of the steel according to the invention is between 0.9% and 1.5% by weight, in order to ensure improved hardness, unchanged heat treatment, and strength to wear by increasing the volume fraction of hard carbides.
  • the chromium content of the steel according to the invention must be between 5 and 14% by weight, preferably between 7 and 9% by weight. This element allows on the one hand to increase the quenchability of the grade and, on the other hand, to form hardening carbides.
  • the manganese content of the steel according to the invention must be understood between 0.2 and 3% by weight, preferably between 0.2 and 1.5% by weight. We add it in the shade according to the invention because it is a soaking element, but it is limited its content to limit the segregation which would lead to a bad forgeability and a tenacity too weak.
  • the steel can contain up to 5% by weight of nickel.
  • the The content of this element must remain below 1% by weight.
  • its content is limited because it is a gammagene element favorable to the formation of residual austenite.
  • vanadium is preferred, and it is then used in grades at least 0.1% but not exceeding 1%, preferentially less than 0.6%.
  • Niobium which tends to precipitate at higher temperatures and which, from this fact, night strongly to the forgeability of steel is to be avoided and will not exceed in in any case 0.1%, and will preferably be less than 0.02% by weight.
  • the silicon and / or aluminum content of the steel according to the invention be less than 2% by weight.
  • these elements allow to slow the coalescence of carbides in temperature and thus reduce the kinetics of softening to income. We limit their content because beyond 2% by weight, they weaken the shade.
  • the molybdenum and / or tungsten content of the steel according to the invention must be between 1 and 4% by weight, preferably between 2.4 and 3% by weight. weight. It should be noted that tungsten may be substituted in whole or in part for molybdenum in the proportion of two parts of tungsten for a part of molybdenum. These two elements make it possible to improve the quenchability of the shade and form hardening carbides. Their content is limited because they are at the origin of segregations.
  • Copper may be present in the steel in content nevertheless lower than 1% not to affect the forgeability of the shade.
  • sulfur in one content not exceeding 0,3% may be added, possibly accompanied calcium, selenium, tellurium in contents each less than 0.1%.
  • the development of the steel grade according to the invention can be done by any conventional method, but can advantageously be carried out by the process according to the invention which constitutes a second object of the invention.
  • This part manufacturing process includes a first step consisting in developing a liquid steel by melting all the elements of the grade according to the invention, with the exception of titanium and / or zirconium, and then add to the molten steel bath titanium and / or zirconium avoiding at any time local overconcentrations of titanium and / or zirconium in the steel bath molten.
  • titanium and zirconium in the form of massive ferro-alloy or metallic elements generated nitrides titanium and / or zirconium coarse and consequently fewer, especially since some of them can even decant. This This situation seems to be related to the fact that these addition strong local overconcentrations of titanium and / or zirconium in the liquid at neighborhood of the added elements.
  • One of the embodiments of this first step of the method according to the invention consists in adding titanium and / or zirconium in the slag covering the bath of liquid steel continuously, titanium and / or zirconium then spreading gradually in the steel bath.
  • Another embodiment of this first step of the method according to the invention consists in adding titanium and / or zirconium by introducing continues a wire composed of this or these elements in the molten steel bath, while by stirring the bath by bubbling or by any other suitable method.
  • Another embodiment of this first step of the method according to the invention consists in adding titanium and / or zirconium by blowing a powder containing this or these elements in the molten steel bath, while stirring the bath by bubbling or by any other suitable method.
  • the elaboration is generally carried out in an arc furnace, or in a induction furnace.
  • the liquid steel is poured into ingots or slabs.
  • the steel can then be subjected to heat treatment according to conventional channels for tool steels.
  • a heat treatment can possibly include annealing to facilitate cutting and machining, then austenitization followed by cooling according to a mode adapted to thickness, such as air or oil cooling, possibly followed by income according to the level of hardness one wishes to achieve.
  • a third object of the invention is constituted by a steel piece of composition according to the invention or obtained by the implementation of the process according to the invention and whose average size of carbide precipitates of chromium, molybdenum or tungsten resulting from the solidification is between 2.5 and 6 ⁇ m, preferably between 3 and 4.5 ⁇ m.
  • Two pieces are manufactured from casting 1 according to the invention and of the comparative casting 2, by hot rolling at 1150 ° C of the ingots made in these compositions.
  • the samples are then austenitized at 1050 ° C. for one hour, soaked in oil and then subjected to a double income of 525 ° C for one hour to obtain a hardness of 60 Hrc.
  • the casting 1 according to the invention has improved toughness compared to casting 2 comparative.
  • Example 2 Two pieces are manufactured in a manner similar to that used in Example 1, and a measurement of the wear resistance is made by following the ASTM G52, which allows the determination of the volume loss experienced by samples tested.
  • This test consists of measuring the weight loss of the sample subjected to abrasive wear of a quartz sand calibrated granulometry introduced between a rubber wheel and the sample fixed.
  • the casting 1 according to the invention has a resistance to slightly improved wear compared to comparative casting 2.

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Description

La présente invention concerne une composition d'acier à outils présentant une ténacité renforcée par rapport aux nuances de l'art antérieur, un procédé d'élaboration de cette composition ainsi que les pièces pouvant être ainsi obtenues.
Les aciers à outils sont très largement utilisés dans de nombreuses applications impliquant notamment des déplacements relatifs entre pièces métalliques en contact, où l'une des pièces doit conserver son intégrité géométrique le plus longtemps possible. On peut citer à titre d'exemples de réalisation, les outils d'usinage et de coupe ainsi que les équipements métrologiques.
La conservation de l'intégrité géométrique de ces pièces demande une bonne résistance à l'usure, une bonne résistance à la déformation et à la rupture sous sollicitations statiques ou dynamiques, ce qui implique que l'acier utilisé présente une ténacité et une dureté élevées.
Par ailleurs, la nuance doit présenter une bonne trempabilité, afin que la structure soit le plus homogène possible sur de grandes épaisseurs après la trempe.
Or ces différentes exigences se révèlent bien souvent contradictoires. Ainsi, on connaít une nuance d'acier à outils pour travail à froid dénommée AISI D2 et largement répandue, contenant 1,5% en poids de carbone et 12% de chrome avec quelques additions complémentaires d'éléments carburigènes durcissants tels que Mo ou V. Les fortes teneurs en carbone et en chrome mènent à une importante précipitation de carbures eutectiques de type M7C3 qui sont formés à haute température en fin de solidification et sont dès lors grossiers et répartis de façon hétérogène dans la matrice métallique.
Si la présence d'une fraction volumique importante de carbures durs dans l'acier est favorable au renforcement de la tenue à l'usure, leur mauvaise répartition nuit quant à elle à la ténacité.
Pour pallier ce problème, il a alors été proposé de réduire les teneurs en carbone et chrome de ce type de nuances à des teneurs respectives d'environ 1 et 8% avec en compensation une teneur plus élevée en molybdène, de l'ordre de 2,5% (EP 0 930 374). La réduction de la teneur en carbone permet de réduire la fraction volumique des carbures eutectiques ce qui est favorable pour la ténacité. L'enrichissement de ces carbures en molybdène qui accroít leur dureté, permet à son tour de maintenir la dureté de l'acier et sa tenue à l'usure.
Toutefois, il resterait nécessaire d'affiner encore la distribution de ces carbures pour accroítre la ténacité sans réduire les caractéristiques de dureté et de tenue à l'usure de l'acier.
Les inventeurs ont constaté qu'une nouvelle amélioration du compromis ténacité - tenue mécanique et à l'usure résulte de manière inattendue d'une teneur suffisante en azote accompagnée d'une teneur minimale en titane et/ou zirconium, elle-même fonction de la teneur en azote.
Plus précisément, il a été observé un affinement des carbures de chrome, de molybdène et de tungstène, et un renforcement conjoint de la ténacité, lorsque :
  • d'une part N ≥ 0,004%, de préférence ≥ 0,006%,
  • d'autre part (Ti + Zr/2) x N ≥ 2,5.10-4 %2,
les teneurs en Ti, Zr et N étant exprimés en % pondéral.
Cette exigence conjointe en azote et titane ou zirconium suggère que le facteur actif est la présence de nitrures de titane et ou zirconium, supposés jouer le rôle d'affineur de la taille des carbures de chrome, de molybdène et de tungstène. La taille moyenne des gros carbures de chrome, de molybdène et de tungstène passe ainsi d'une valeur typique d'environ 10 µm selon l'art antérieur, à une valeur d'environ 4 µm, selon la présente invention.
Un premier objet de l'invention est ainsi constitué par un acier dont la composition comprend, les pourcentages étant exprimés en % en poids :
  • 0,8 ≤ C ≤ 1,5
  • 5,0 ≤ Cr ≤ 14
  • 0,2 ≤ Mn ≤ 3
  • Ni ≤ 5
  • V ≤ 1
  • Nb ≤ 0,1
  • Si+Al ≤ 2
  • Cu ≤ 1
  • S ≤ 0,3
  • Ca ≤ 0,1
  • Se ≤ 0,1
  • Te ≤ 0,1
  • 1,0 ≤ Mo+W/2 ≤ 4
  • 0,06 ≤ Ti+Zr/2 ≤ 0,15
  • 0,004 ≤ N ≤ 0,02
    •    le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration,
       étant en outre entendu que : 2,5.10-4 %2 ≤ (Ti + Zr/2) x N.
    Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition d'acier comprend, les pourcentages étant exprimés en % en poids :
  • 0,8 ≤ C ≤ 1,2
  • 7,0 ≤ Cr ≤ 9
  • 0,2 ≤ Mn ≤ 1,5
  • Ni ≤ 1
  • 0,1 ≤ V ≤ 0,6
  • Nb ≤ 0,1
  • Si+Al ≤ 1,2
  • Cu ≤ 1
  • S ≤ 0,3
  • Ca ≤ 0,1
  • Se ≤ 0,1
  • Te ≤ 0,1
  • 2,4 ≤ Mo+W/2 ≤ 3
  • 0,06 ≤ Ti+Zr/2 ≤ 0,15
  • 0,004 ≤ N ≤ 0,02
    •    le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés résultant
       de l'élaboration,
       étant en outre entendu que : 2,5.10-4 %2 ≤ (Ti + Zr/2) x N .
    La teneur en titane et/ou en zirconium de l'acier selon l'invention doit être comprise entre 0,06 et 0,15% en poids. En effet, au-delà de 0,15% en poids, la précipitation de nitrures de titane et/ou de zirconium tend à coalescer et à perdre de son efficacité. Par contre, si la teneur est inférieure à 0,06% en poids, la quantité de titane et/ou de zirconium présent est insuffisante pour former suffisamment de nitrures de titane et/ou de zirconium pour obtenir l'amélioration recherchée en ténacité et en résistance à l'usure. On notera que le zirconium peut être substitué en tout ou partie au titane dans la proportion de deux parts de zirconium pour une part de titane.
    La tenéur en azote de l'acier selon l'invention doit être comprise entre 0,004 et 0,02% en poids, de préférence entre 0,006 et 0,02% en poids. On limite sa teneur à 0,02% en poids car au-delà, la ténacité tend à décroítre.
    La teneur en carbone de l'acier selon l'invention doit être comprise entre 0,8 et 1,5% en poids, de préférence entre 0,8 et 1,2% en poids. Le carbone doit être présent en une quantité suffisante pour former des carbures et atteindre le niveau de dureté que l'on souhaite obtenir pour la nuance.
    Dans un autre mode de réalisation préféré, la teneur en carbone de l'acier selon l'invention est comprise entre 0,9% et 1,5% en poids, afin d'assurer une dureté améliorée, à traitement thermique inchangé, et de renforcer la tenue à l'usure en augmentant la fraction volumique de carbures durs.
    La teneur en chrome de l'acier selon l'invention doit être comprise entre 5 et 14% en poids, de préférence entre 7 et 9% en poids. Cet élément permet d'une part d'augmenter la trempabilité de la nuance et, d'autre part, de former des carbures durcissants.
    La teneur en manganèse de l'acier selon l'invention doit être comprise entre 0,2 et 3% en poids, de préférence entre 0,2 et 1,5% en poids. On l'ajoute dans la nuance selon l'invention car c'est un élément trempant, mais on limite sa teneur pour limiter la ségrégation qui entraínerait une mauvaise forgeabilité et une ténacité trop faible.
    L'acier peut contenir jusqu'à 5% en poids de nickel. De préférence, la teneur en cet élément doit rester inférieure à 1% en poids. On peut l'ajouter dans la nuance selon l'invention car c'est un élément trempant et qui ne pose pas de problème de ségrégation. On limite cependant sa teneur car c'est un élément gammagène favorable à la formation d'austénite résiduelle.
    Pour renforcer la résistance à l'adoucissement dans le cas fréquent où l'acier est soumis à revenu avant utilisation, il est utile d'ajouter à la composition des éléments carburigènes forts formant au revenu de fins carbures de types MC.
    Parmi eux le vanadium est préféré, et on l'utilise alors en des teneurs d'au moins 0,1% mais ne dépassant pas 1%, préférentiellement inférieures à 0,6%.
    Le niobium, qui tend à précipiter à plus haute température et qui, de ce fait, nuit fortement à la forgeabilité de l'acier est à éviter et ne dépassera pas en tous cas 0,1%, et sera de préférence inférieur à 0,02% en poids.
    La teneur en silicium et/ou en aluminium de l'acier selon l'invention doit être inférieure à 2% en poids. Outre leur rôle de désoxydation de la nuance, ces éléments permettent de ralentir la coalescence des carbures en température et réduisent de ce fait la cinétique d'adoucissement au revenu. On limite leur teneur car au-delà de 2% en-poids, ils fragilisent la nuance.
    La teneur en molybdène et/ou en tungstène de l'acier selon l'invention doit être comprise entre 1 et 4% en poids, de préférence entre 2,4 et 3% en poids. On notera que le tungstène peut être substitué en tout ou partie au molybdène dans la proportion de deux parts de tungstène pour une part de molybdène. Ces deux éléments permettent d'améliorer la trempabilité de la nuance et de former des carbures durcissants. Leur teneur est limitée car ils sont à l'origine de ségrégations.
    Le cuivre peut être présent dans l'acier en teneur néanmoins inférieure à 1% pour ne pas nuire à la forgeabilité de la nuance.
    Par ailleurs, afin d'améliorer l'usinabilité de l'acier, du soufre, en une teneur ne dépassant pas 0,3% peut être ajouté, éventuellement accompagné de calcium, sélénium, tellure en teneurs chacune inférieure à 0,1%.
    L'élaboration de la nuance d'acier selon l'invention, y compris le mode d'addition du titane et/ou du zirconium, peut se faire par tout procédé classique, mais peut être effectuée de façon avantageuse par le procédé selon l'invention qui constitue un deuxième objet de l'invention.
    Ce procédé de fabrication de pièces comprend une première étape consistant à élaborer un acier liquide par fusion de l'ensemble des éléments de la nuance selon l'invention, à l'exception du titane et/ou du zirconium, puis à ajouter au bain d'acier fondu le titane et/ou le zirconium en évitant à tout instant les surconcentrations locales en titane et/ou en zirconium dans le bain d'acier fondu.
    En effet, les présents inventeurs ont constaté que les procédés d'addition classiques, selon l'art antérieur, du titane et du zirconium sous forme d'éléments massifs de ferro-alliage ou métallique, généraient des nitrures de titane et/ou de zirconium grossiers et conséquemment moins nombreux, d'autant plus qu'alors une partie d'entre eux peuvent même décanter. Cette situation semble être à relier au fait que ces procédés d'addition provoquent de fortes surconcentrations locales de titane et/ou de zirconium dans le liquide au voisinage des éléments additionnés.
    Un des modes de réalisation de cette première étape du procédé selon l'invention consiste à ajouter le titane et/ou le zirconium dans le laitier couvrant le bain d'acier liquide de façon continue, le titane et/ou le zirconium se répandant ensuite de façon progressive dans le bain d'acier.
    Un autre mode de réalisation de cette première étape du procédé selon l'invention consiste à ajouter le titane et/ou le zirconium en introduisant de façon continue un fil composé de ce ou ces éléments dans le bain d'acier fondu, tout en agitant le bain par bullage ou par tout autre procédé adapté.
    Un autre mode de réalisation de cette première étape du procédé selon l'invention consiste à ajouter le titane et/ou le zirconium en soufflant une poudre contenant ce ou ces éléments dans le bain d'acier fondu, tout en agitant le bain par bullage ou par tout autre procédé adapté.
    Dans le cadre de la présente invention, on préfère utiliser les différents modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais il est bien entendu que tout procédé permettant d'éviter une surconcentration locale en titane et/ou en zirconium pourra être mis en oeuvre.
    L'élaboration est généralement effectuée dans un four à arc, ou dans un four à induction.
    A l'issue de cette élaboration, l'acier liquide est coulé en lingots ou en brames. Afin d'affiner sa structure, on pourra effectuer un brassage dans la lingotière ou bien encore utiliser le procédé de refusion sous laitier avec électrode consommable.
    Ces lingots ou ces brames sont ensuite transformés au moyen de traitements de mise en forme par déformation plastique à chaud adaptés tel que le forgeage ou le laminage, par exemple.
    L'acier peut ensuite être soumis à un traitement thermique selon les voies classiques pour les aciers d'outillage. Un tel traitement thermique peut comporter éventuellement un recuit pour faciliter la découpe et l'usinage, puis une austénitisation suivie d'un refroidissement selon un mode adapté à l'épaisseur, tel qu'un refroidissement à l'air ou à l'huile, éventuellement suivi de revenus selon le niveau de dureté que l'on souhaite atteindre.
    Un troisième objet de l'invention est constitué par une pièce d'acier de composition conforme à l'invention ou obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et dont la taille moyenne des précipités de carbures de chrome, de molybdène ou de tungstène issus de la solidification est comprise entre 2,5 et 6 µm, de préférence entre 3 et 4,5 µm.
    La présente invention est illustrée à partir des observations et des exemples suivants, le tableau 1 donnant la composition chimique des aciers testés, parmi lesquels la coulée 1 est conforme à la présente invention, tandis que la coulée 2 est donnée à titre de comparaison.
    Composition
    (% en poids)    		 Coulée 1 Coulée 2
    C 0,98 0,96
    Cr 8,40 8,20
    Mn 0,79 0,83
    Ni 0,35 0,31
    Cu 0,26 0,22
    V 0,37 0,40
    Nb 0,01 0,09
    Si 0,97 0,94
    Al 0,03 0,03
    Mo 2,60 2,50
    W - -
    Ti 0,11 0,004
    Zr - -
    N 0,011 0,009
    Abréviations employées
    Pv :
    perte volumique, exprimée en mm3,
    KV :
    énergie de rupture, exprimée en J/cm2,
    T :
    ténacité, exprimée en J/cm2.
    Exemple 1 - Ténacité
    On fabrique deux pièces à partir de la coulée 1 conforme à l'invention et de la coulée 2 comparative, en laminant à chaud à 1150°C des lingots élaborés dans ces compositions. Les échantillons sont ensuite austénitisés à 1050°C pendant une heure, trempés à l'huile puis soumis à un double revenu de 525°C pendant une heure pour obtenir une dureté de 60 Hrc.
    On procède ensuite à deux séries d'essai utilisant des méthodes différentes pour mesurer la ténacité :
    • un essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy prenant la forme d'un barreau entaillé en V selon la norme NF EN 10045-2, qui fournit l'énergie de rupture KV et
    • un essai de flexion par choc sur barreau non entaillé (barreau de 10mm sur 10mm), qui fournit la ténacité T.
    Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau suivant :
    Figure 00080001
    On voit que, quelle que soit la méthode employée, la coulée 1 selon l'invention présente une ténacité améliorée par rapport à la coulée 2 comparative.
    Exemple 2 - Résistance à l'usure
    On fabrique deux pièces d'une manière analogue à celle utilisée dans l'exemple 1, et on procède à une mesure de la résistance à l'usure en suivant la norme ASTM G52 qui permet de déterminer la perte volumique subie par les échantillons testés. Cet essai consiste à mesurer la perte de poids de l'échantillon soumis à l'usure abrasive d'un filet de sable quartzique à granulométrie calibrée introduit entre une roue caoutchoutée et l'échantillon fixe.
    Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau suivant : 1
    Figure 00090001
    On constate que la coulée 1 selon l'invention présente une résistance à l'usure légèrement améliorée par rapport à la coulée 2 comparative.

    Claims (10)

    1. Acier à outils dont la composition comprend, les pourcentages étant exprimés en % en poids :
      0,8 ≤ C ≤ 1,5
      5,0 ≤ Cr ≤ 14
      0,2 ≤ Mn ≤ 3
      Ni ≤ 5
      V ≤ 1
      Nb ≤ 0,1
      Si+Al ≤ 2
      Cu ≤ 1
      S ≤ 0,3
      Ca ≤ 0,1
      Se ≤ 0,1
      Te ≤ 0,1
      1,0 ≤ Mo+W/2 ≤ 4
      0,06 ≤ Ti+Zr/2 ≤ 0,15
      0,004 ≤ N ≤ 0,02
         le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés résultant
         de l'élaboration,
         étant en outre entendu que : 2,5.10-4 %2 ≤ (Ti + Zr/2) x N .
    2. Acier selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la composition comprend, les pourcentages étant exprimés en % en poids :
      0,8 ≤ C ≤ 1,2
      7,0 ≤ Cr ≤ 9
      0,2 ≤ Mn ≤ 1,5
      Ni ≤ 1
      0,1 ≤ V ≤ 0,6
      Nb ≤ 0,1
      Si+Al ≤ 1,2
      Cu ≤ 1
      S ≤ 0,3
      Ca ≤ 0,1
      Se ≤ 0,1
      Te ≤ 0,1
      2,4 ≤ Mo+W/2 ≤ 3
      0,06 ≤ Ti+Zr/2 ≤ 0,15
      0,004 ≤ N ≤ 0,02
         le reste de la composition étant constitué de fer et d'impuretés résultant
         de l'élaboration,
         étant en outre entendu que : 2,5.10-4 %2.≤ (Ti + Zr/2) x N.
    3. Acier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en outre en ce que la teneur en niobium est inférieure ou égale à 0,02% en poids.
    4. Acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en outre en ce que la teneur en azote est comprise entre 0,006 et 0,02% en poids.
    5. Procédé de fabrication d'une pièce en acier de composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que
      on élabore un acier liquide par fusion de l'ensemble des éléments de ladite composition, à l'exception du titane et/ou du zirconium, puis on ajoute au bain d'acier fondu le titane et/ou le zirconium en évitant à tout instant les surconcentrations locales en titane et/ou en zirconium dans le bain d'acier fondu,
      on coule ledit acier liquide pour obtenir un lingot ou une brame,
      on soumet ledit lingot ou ladite brame à un traitement de mise en forme par déformation plastique à chaud, puis éventuellement à un traitement thermique pour obtenir ladite pièce.
    6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ajout du titane et/ou du zirconium est effectué en continu dans un laitier couvrant le bain d'acier liquide, le titane et/ou le zirconium se répandant ensuite de façon progressive dans ledit bain d'acier.
    7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ajout du titane et/ou du zirconium est effectué par introduction continue d'un fil composé de titane et/ou de zirconium dans le bain d'acier, tout en agitant ledit bain.
    8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ajout du titane et/ou du zirconium est effectué par soufflage d'une poudre contenant du titane et/ou du zirconium, dans le bain d'acier fondu, tout en agitant le bain.
    9. Pièce d'acier de composition conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4 ou obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que la taille moyenne des précipités de carbures de chrome, de molybdène ou de tungstène issus de la solidification est comprise entre 2,5 et 6 µm.
    10. Pièce d'acier selon la revendication 9, caractérisée en outre en ce que la taille moyenne des précipités de carbures de chrome, de molybdène ou de tungstène issus de la solidification est comprise entre 3 et 4,5 µm.
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