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La présente invention a pour objet un acier à faible al- liage de molybdène et de manganèse, utilisé, en premier lieu, pour les constructions résistant aux chocs, par exemple les constructions blindées. La présente invention sera décrite ci-après en se référant à cette application.
Jusqu'à présent, les aciers de blindage connus étaient ca- ractérisés par leur pourcentage d'alliage relativement élevé ainsi que par leur teneur en-carbone, relativement forte également. Un a- cier de blindage connu de ce genre contient 0,3% de carbone, 2,65% de chrome, 0,80% de nickel et 0,55% de molybdène. Le pourcentage d'al- liage élevé est déterminé, notamment, en fonction de l'aptitude au durcissement que l'on veut obtenir. Après avoir été trempé et recuit, cet acier possède une limite de résistance d'environ 70 kg/mm2, une résistance maximum à la traction d'environ 85 kg/mm2, une dureté Bri- nell d'environ 260 et une résistance aux chocs d'au moins 7 kg/cm2, à l'essai de Charpy, avec des barres d'essai ordinaires.
Avec ces
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propriétés physiques, l'acier possède les qualités requises d'un a- cier de blindage. Compte tenu de son pourcentage d'alliage élevé, cet acier est relativement cher, en particulier pour les petites di- mensions. 0'est pourquoi l'on désire réduire le pourcentage d'alliage tout en conservant les propriétés physiques précitées. Au point de vu. soudabilité, cet acier présente un caractère très défavorable, car, par suite de sa composition, il peut se former des zones cassantes au voisinage de la soudure et il est pratiquement impossible d'éli- miner cette fragilité.
La présente invention a pour objet la fabrication d'un nou- vel acier, qui, en règle générale, remplit les conditions requises d'un acier de blindage et qui possède un faible pourcentage d'al- liage, le rendant ainsi moins cher que les aciers connus. (;et acier possède également une faible teneur en carbone et il permet d'effec- tuer des soudures sans préchauffage . De la sorte, on obtient, au voi- sinage de la soudure, des zones qui ne deviennent pas cassantes au point de nécessiter l'un ou l'autre soin particulier.
Suivant la présente invention, on se sert d'un acier connu, répondant approximativement, à l'analyse suivante : 0.12-0,20% de car-( bone,-1.0-2.0% de manganèse et 0,15-0,45% de molybdène. En outre,.cet acier contient du fer ainsi que les autres éléments connexes qu'il comprend habituellement.
(j'est ainsi qu'il peut contenir une addition de chrome al- lant jusqu'à o,5%. De plus, il peut, ainsi que cela est également co- nu, aussi contenir une addition, de silicium et d'aluminium (une des deux matières au moins) pour obtenir la densité de l'acier et eventu- ellement un grain fin. L'addition d'aluminium peut, de préférence, être comprise entre U,010 et' 0,05011 et celle de silicium, entre 0 et 1%. L'aluminium peut être remplacé entièrement ou partiellement par du titane.
Comme indiqué ci-dessu@,l'acier ne contient pas de nickel, élement d'alliage habituellement utilise jusqu' à présent dans les a- ciers de blindage. On a omis le nickel par suite de soir influence né- faste sur la soudabilité, compte tenu spécialement dQ la uureté mar-
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tensitique @@@@@@ lors des procédés de trempe rapide et de refroidissement, dans les zones de transformation et notamment, compte tenu du risque de cassures par l'hydrogène dans ces zones.
L'acier possède une bonne plasticité par suite de la densité combinée d'aluminium et de silicium, lorsqu'on ajoute de l'aluminium. Cette addition permet également d'ob- tenir un produit à grains fins.
En ce qui concerne les rapports entre le carbone, d'une part, et le manganèse ou d'autres éléments métalliques d'alliage augmentant la résistance à la traction, d'autre part, la règle générale veut qu'une forte teneur en ces derniers éléments corresponde à une faible teneur en carbone et vice versa.
En ce qui concerne l'acier ci-dessus, on a préparé plusieurs charges différentes pour réaliser des constructions ayant des pro- priétés de résistance à la traction remplissant les conditions requises ci-dessus. Parmi les compositions de ces charges, il y a, par exemple
C Si Mn Cr lao Al A 0,15 0,21 1,80 0,20 0,38 0,015 B 0,18 0,34 1,40 0,05 0,30 0,011 C 0,19 0,29 1,60 0,24 0,27 0,017 D 0,14 0,35 1,48 0,'13 0,33 0,015 E 0,14 0,29 1,57 0,15 0,35 ()lois F 0,17 0,44 1,70 0,16 0,34 0,027
L'acier suivant la présente invention est préchauffé à une température à partir de laquelle il est trempé, de telle sorte que l'or obtient un effet de durcissement complet. Il est laminé en tôles d'une épaisseur allant jusqu'à 20 mm.
La température à laquelle le durcis- sement a lieu, est déterminée suivant les conditions requises énoncées ci-dessus. De préférence, la température est comprise entre 950 et 970 C, afin d'obtenir une tenacité maximum. Normalement, compte tenu de la pratique habituelle, on devrait appliquer un intervalle plus faible, par exemple 870-900 C.
Cet intervalle peut également être appliqué dans le cas pré- sent. Comme liquide de trempe, un utilise l'eau de préférence. Après la trempe, la construction est recuite a environ 500-650 c, de préfé- rence 600 C environ. De la aorte, un obtient des propriétés physiques, dont les valeurs sont à peu prés egales a celles obtenues ci-dessus.
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L'exemple suivant donne les propriétes physiques des constructions réalisées à partir des chargea prècitées :
EMI4.1
<tb> és <SEP> 6b <SEP> H <SEP> Résistance <SEP> aux <SEP> chocs <SEP> Charpy
<tb>
<tb>
<tb> kg/mm2 <SEP> kg/mm2 <SEP> B <SEP> (barre <SEP> d'essai <SEP> ordinaire).
<tb>
<tb>
<tb> kg/cm
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> 71,3 <SEP> 80,3 <SEP> 252 <SEP> 13,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> B <SEP> 74,5 <SEP> 80,9 <SEP> 260 <SEP> 13,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> 80,5 <SEP> 88,5 <SEP> 269 <SEP> 9,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> D <SEP> 84,1 <SEP> 89,9 <SEP> 282 <SEP> 9,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> E <SEP> 79,9 <SEP> 84,9 <SEP> 266 <SEP> 11,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F <SEP> 72,6 <SEP> ' <SEP> 81,6 <SEP> 269 <SEP> 12,
2
<tb>
On a constaté que les constructions réalisées avec un acier ayant les propriétés physiques précitées, offraient une grande résis- tance au tir et qu'elles résistaient très bien aux cassures, même avec des charges et des vitesses de chargement élevées. Pour l'alliage suivant la présente invention, l'aptitude à la, trempe, lors des cycles de chauffage de courte duree et à des températures maxima, n'est pas supérieure à celle du traitement thermique normal. Ce phénomène est dû à la lenteur de décomposition du carbure lors du chauffage rapide.
Cette lenteur est due à la combinaison bien équilibrée du carbone et des éléments forts, formateurs de carbure, à savoir le molybdène et le chrome. Un rapport trop faible entre le carbone et la quantité to- tale d'éléments formateurs de carbure donnerait, à l'acier, une apti- tude hyper-critique à la trempe, lors de ce cycle de chauffage de cour- te durée, même à une faible vitesse de refroidissement. D'autre part, un rapport trop élevé entraînerait une dureté martensitique hyper-cri- tique en particulier à des vitesses de refroidissement plus élevées.
En outre, l'acier trempé et recuit suivant la présente in- vention possède des propriétés belles que, dans les ones exposées au cycles de chauffage de courte durée, la dureté 3rinell s'élève à en- viron 375 maximum. Toutefois, avec un refroidissement aussi rapide que possible, cette dureté peut atteindre environ 425 maximum.
Pour le tir sur les tôles d'une épaisseur allant jusqu'à 20 mm, on a choisi des projectiles d'un certain calibre. On efiectue l'essai
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en -tirant d'abord sur la tôle avec un projectile, à une certaine vi- tesse, par exemple 350 m/sconde.Ensuite, on augmente progressivement la vitesse pour chaque projectile tire, jusqu'à ce qu'il se produise des crevasses ou que la tôle d'essai soit percée. La vitesse appliquée lorsqu'il commence à se former des crevasses, permet de déterminer les qualités de blindage de la tôle. Pour une tôle d'essai suivant la pré- sente invention, la formation de crevasses a commencé à un angle d'im- pact de 20 , à une vitesse d'impact d'environ 400 m/seconde et avec un calibre de 75 mm.
Si l'on effectue le même essai dans les mêmes condi- tions, avec l'acier connu, les crevasses commenceront également à se former à la même vitesse d'impact. Si l'on effectue les essais de tir pour déterminer le degré "de Marre" sur des tôles d'essai de 20 mm en nouvel acier et en acier connu, avec des projectiles d'un calibre de 20 mm et un angle d'impact de 90 , les projectiles traverseront à peine à une vitesse d'impact d'environ 400. Le degré "de Marre" est alors de
125 environ, ce qui signifie que l'acier à faible alliage suivant la présente invention possède les mêmes qualités de blindage que les aciert connus à pourcentage d'alliage supérieur, qui, dans ces conditions de tir, requiert, au minimum 120 "de Marre".
Etant donné que, par suite de sa composition et de sa répar- tition de carbure, l'acier possède une plasticité élevée, une forte résistance à la traction ainsi qu'un rapport élevé entre la limite de résistance et la, résistance maximum à la traction, cet acier convient parfaitement pour les soudures sans préchauffage, A la soudure, il per- mettra d'éviter les formation locales martensitiques à forte teneur en carbone ainsi que la tendance aux cassures, qui en résulte, ce qui n'est pas le cas si le carbure n'est pas réparti uniformément dans les aciers qui ne sont pas traités thermiquement ou dans les aciers de trempe ou de recuit, qui sont trempés ou recuits jusqu'à une plus for- te coalescence du carbure.
}En utilisant l'acier suivant la présente invention, on peut réaliser de grandes constructions civiles et militaires, entièrement soudées, comme par exemple les coques de navires de guerre, les chars d'assaut, les pièces de tourelle et autres, dont certaines ou toutes
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les pièces sont réunies par soudure. Gréce aux propriétés de l'acier et au choix judicieux des matières de soudure, les pièces soudées au- @ontune bonne resistance aux chocs sans que leur taux de travail di- minue. En employant des matières de soudure appropriées, les risques d'avaries pouvant survenir aux constructions entièrement soudées par suite de la fragilité de l'acier, seront reduits au minimum.
Il es.t évident que l'acier sulvant la présente invention peut être soudée sur de l'acier ayant une teneur d'alliage differente.
REVENDICATIONS.
1. Acier, de préférence acier pour blindage, contenant 0,12- 0,20% de carbone, 1,0-2,0% de manganèse, 0,15-0,45% de molybdène et éventuellement jusqu'à 0,45% environ de chrome, cet acier étant calmé et éventuellement traité en grains tins avec au moins l'un des élé- ments : silicium, aluminium et titane, caractérisé en ce qu' il est laminé en tôles d'une épaisseur allant jusqu'à 20 mm, tout en étant trempé et réduit par trempe a une température comprise entre 850 et 1.000 C, de préférence 950-970 C, et par recuit à une température de l'ordre de 500 - 650 C.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to a low alloy molybdenum-manganese steel, used primarily for impact resistant constructions, for example armored constructions. The present invention will be described hereinafter with reference to this application.
Hitherto, the known shielding steels were characterized by their relatively high alloy percentage as well as by their relatively high carbon content. A known shielding steel of this type contains 0.3% carbon, 2.65% chromium, 0.80% nickel and 0.55% molybdenum. The high alloying percentage is determined, in particular, as a function of the hardening ability to be obtained. After being quenched and annealed, this steel has a strength limit of about 70 kg / mm2, a maximum tensile strength of about 85 kg / mm2, a Bri- nell hardness of about 260, and impact resistance. at least 7 kg / cm2, Charpy test, with ordinary test bars.
With those
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physical properties, steel has the qualities required of a steel armor. Given its high alloy percentage, this steel is relatively expensive, especially for small dimensions. This is why it is desired to reduce the percentage of alloy while maintaining the aforementioned physical properties. From a point of view. weldability, this steel has a very unfavorable character since, due to its composition, brittle zones can form in the vicinity of the weld and it is practically impossible to eliminate this brittleness.
The object of the present invention is the manufacture of a new steel which, as a rule, meets the requirements of a shielding steel and which has a low percentage of alloy, thus making it less expensive than. known steels. (; and steel also has a low carbon content and allows welds to be carried out without preheating. In this way, areas are obtained in the vicinity of the weld which do not become so brittle as to require one or the other special care.
According to the present invention, a known steel is used which corresponds approximately to the following analysis: 0.12-0.20% carbon, -1.0-2.0% manganese and 0.15-0.45 % Molybdenum In addition, this steel contains iron as well as other related elements that it usually contains.
(Thus I may contain an addition of chromium up to 0.5%. In addition, it may, as is also known, also contain an addition, of silicon and of aluminum (at least one of the two materials) to obtain the density of the steel and possibly a fine grain. The addition of aluminum may preferably be between U, 010 and '0.05011 and that of silicon, between 0 and 1% Aluminum can be replaced entirely or partially by titanium.
As indicated above, the steel does not contain nickel, an alloying element usually used heretofore in shielding steels. Nickel has been omitted owing to a detrimental influence on the weldability, especially taking into account the mar-
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tensitic @@@@@@ during rapid quenching and cooling processes, in processing zones and in particular, taking into account the risk of hydrogen breakage in these zones.
Steel has good plasticity due to the combined density of aluminum and silicon when aluminum is added. This addition also makes it possible to obtain a fine-grained product.
Regarding the ratios between carbon, on the one hand, and manganese or other metallic alloying elements increasing the tensile strength, on the other hand, the general rule is that a high content of these last elements correspond to low carbon and vice versa.
With respect to the above steel, several different loads have been prepared to achieve constructions having tensile strength properties meeting the above requirements. Among the compositions of these fillers, there is, for example
C Si Mn Cr lao Al A 0.15 0.21 1.80 0.20 0.38 0.015 B 0.18 0.34 1.40 0.05 0.30 0.011 C 0.19 0.29 1.60 0.24 0.27 0.017 D 0.14 0.35 1.48 0, '13 0.33 0.015 E 0.14 0.29 1.57 0.15 0.35 () F laws 0.17 0, 44 1.70 0.16 0.34 0.027
The steel according to the present invention is preheated to a temperature from which it is quenched, so that the gold obtains a complete hardening effect. It is rolled into sheets up to 20 mm thick.
The temperature at which the hardening takes place is determined according to the required conditions stated above. Preferably, the temperature is between 950 and 970 C, in order to obtain maximum tenacity. Normally, based on normal practice, a smaller interval should be applied, for example 870-900 C.
This interval can also be applied in the present case. As the quench liquid, one preferably uses water. After quenching the construction is annealed at about 500-650 ° C, preferably about 600 ° C. From the aorta one obtains physical properties, the values of which are roughly equal to those obtained above.
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The following example gives the physical properties of the constructions made from the aforementioned charges:
EMI4.1
<tb> és <SEP> 6b <SEP> H <SEP> Resistance <SEP> to <SEP> shocks <SEP> Charpy
<tb>
<tb>
<tb> kg / mm2 <SEP> kg / mm2 <SEP> B <SEP> (ordinary <SEP> test <SEP> bar).
<tb>
<tb>
<tb> kg / cm
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> 71.3 <SEP> 80.3 <SEP> 252 <SEP> 13.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> B <SEP> 74.5 <SEP> 80.9 <SEP> 260 <SEP> 13.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> 80.5 <SEP> 88.5 <SEP> 269 <SEP> 9.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> D <SEP> 84.1 <SEP> 89.9 <SEP> 282 <SEP> 9.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> E <SEP> 79.9 <SEP> 84.9 <SEP> 266 <SEP> 11.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> F <SEP> 72.6 <SEP> '<SEP> 81.6 <SEP> 269 <SEP> 12,
2
<tb>
It has been found that constructions made with a steel having the aforementioned physical properties offer great resistance to fire and that they resist breaking very well, even with high loads and loading speeds. For the alloy according to the present invention, the quenchability, during short heating cycles and at maximum temperatures, is not greater than that of normal heat treatment. This phenomenon is due to the slow decomposition of the carbide during rapid heating.
This slowness is due to the well-balanced combination of carbon and the strong, carbide-forming elements, namely molybdenum and chromium. Too low a ratio between carbon and the total amount of carbide-forming elements would give the steel a hyper-critical quenching ability during this short heating cycle, even. at a low cooling rate. On the other hand, too high a ratio would result in hyper-critical martensitic hardness especially at higher cooling rates.
Further, the hardened and annealed steel according to the present invention possesses fine properties that in those exposed to short heating cycles the 3rinell hardness amounts to about 375 maximum. However, with cooling as fast as possible, this hardness can reach around 425 maximum.
For firing on sheets up to 20 mm thick, projectiles of a certain caliber were chosen. We perform the test
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by -firing first at the sheet with a projectile, at a certain speed, for example 350 m / sconde. Then, the speed is gradually increased for each projectile fired, until cracks occur or the test plate is drilled. The speed applied when cracks begin to form, makes it possible to determine the shielding qualities of the sheet. For a test sheet according to the present invention, the formation of crevices started at an impact angle of 20, at an impact speed of about 400 m / second and with a gauge of 75 mm. .
If the same test is carried out under the same conditions, with the known steel, the crevices will also start to form at the same impact speed. If the shooting tests are carried out to determine the degree of "Marre" on 20 mm test plates of new steel and known steel, with projectiles of a caliber of 20 mm and an angle of impact of 90, the projectiles will hardly cross at an impact velocity of about 400. The degree "of Marre" is then of
Approximately 125, which means that the low alloy steel according to the present invention has the same armor qualities as the known steels with a higher alloy percentage, which, under these firing conditions, requires at least 120 "de Marre ".
Since, due to its composition and its carbide distribution, steel has high plasticity, high tensile strength as well as a high ratio of strength limit to maximum tensile strength. traction, this steel is perfectly suited for welds without preheating. When welding, it will prevent local martensitic formation with a high carbon content as well as the tendency to breakage, which results therefrom, which is not the This is the case if the carbide is not distributed uniformly in steels which are not heat treated or in quenching or annealing steels, which are quenched or annealed to a stronger coalescence of the carbide.
} By using the steel according to the present invention, it is possible to achieve large, fully welded civil and military constructions, such as, for example, the hulls of warships, tanks, turret parts and others, some of which or all
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the parts are joined by welding. Thanks to the properties of steel and the judicious choice of welding materials, the welded parts have good impact resistance without decreasing their working rate. By using suitable welding materials, the risk of damage which may occur to fully welded constructions due to the brittleness of the steel will be reduced to a minimum.
It is obvious that the steel of the present invention can be welded to steel having a different alloy content.
CLAIMS.
1. Steel, preferably steel for armor, containing 0.12-0.20% carbon, 1.0-2.0% manganese, 0.15-0.45% molybdenum and optionally up to 0, About 45% chromium, this steel being calmed and optionally treated in fine grains with at least one of the elements: silicon, aluminum and titanium, characterized in that it is rolled into sheets with a thickness of up to to 20 mm, while being quenched and reduced by quenching at a temperature between 850 and 1000 C, preferably 950-970 C, and by annealing at a temperature of the order of 500 - 650 C.
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