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EP0709481B1 - Acier faiblement allié pour la fabrication de moules pour matières plastiques ou pour caoutchouc - Google Patents

Acier faiblement allié pour la fabrication de moules pour matières plastiques ou pour caoutchouc Download PDF

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Publication number
EP0709481B1
EP0709481B1 EP95402230A EP95402230A EP0709481B1 EP 0709481 B1 EP0709481 B1 EP 0709481B1 EP 95402230 A EP95402230 A EP 95402230A EP 95402230 A EP95402230 A EP 95402230A EP 0709481 B1 EP0709481 B1 EP 0709481B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steel
manufacture
plastics
alloy steel
content
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
EP95402230A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0709481A1 (fr
Inventor
Jean Beguinot
Frédéric Chenou
Gilbert Primon
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 France SAS
Original Assignee
Creusot Loire SA
Creusot Loire Industrie SA
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9468386&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0709481(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Creusot Loire SA, Creusot Loire Industrie SA filed Critical Creusot Loire SA
Publication of EP0709481A1 publication Critical patent/EP0709481A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0709481B1 publication Critical patent/EP0709481B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Definitions

  • the present invention relates to the use of a low alloy steel for the production of molds for plastics or for rubber.
  • the molds for plastics or for rubber are manufactured by machining massive metal blocks whose thickness can exceed 500mm.
  • the surface of the impression obtained by machining is the more often either polished or chemically grained to give objects obtained by molding the desired surface appearance.
  • any point on their surface must have a high hardness between 250HB and 400HB and most often between 270HB and 350HB. They must also have the most elastic limit high possible and good resilience to resist shocks and deformations.
  • the machining operation is very important, since it commonly represents 70% of the total mold manufacturing cost, the metal must be as machinable as possible and, very often, the ability to machining cannot be obtained by conventional additions too important such as Sulfur or Lead, because these additions deteriorate aptitude for polishing or graining.
  • the molds are quite often repaired by welding, the metal used must also be as weldable as possible.
  • the metal used must have a thermal conductivity as high as possible in order to facilitate heat transfers which limit the productivity of molded object manufacturing.
  • blocks are generally used low-alloy steel sufficiently quenching to obtain, after quenching and returned a martensitic or martensito-bainitic structure having a sufficient hardness, high yield strength, good toughness.
  • the most used steel is P20 steel according to the AISI standard or W1.2311 or W1.2738 steels according to the German WERKSTOFF standard.
  • P20 steel contains, by weight, from 0.28% to 0.4% of Carbon, from 0.2% to 0.8% of Silicon, from 0.6% to 1% of Manganese, from 1.4% to 2% chromium, from 0.3% to 0.55% molybdenum, the rest being iron and impurities linked to processing.
  • W1.2311 and W1.2738 steels contain, by weight, 0.35% to 0.45% of Carbon, from 0.2% to 0.4% of Silicon, from 1.3% to 1.6% Manganese, 1.8% to 2.10% Chromium and 0.15% to 0.25% Molybdenum; W1.2738 steel also contains from 0.9% to 1.2% of Nickel, the rest being iron and impurities linked to the production.
  • This steel which certainly has good weldability and machinability acceptable, however has insufficient thermal conductivity.
  • the object of the invention is to propose a steel for the manufacture of molds for plastics or for rubber which, all having at least the same mechanical properties and ability to the machining of known steels, has a thermal conductivity greater than 40W / m / K to allow in particular to manufacture molds entirely in steel.
  • the chemical composition of the steel is such that: 0.24% ⁇ C ⁇ 0.28% 1% ⁇ Mn ⁇ 1.3% 1% ⁇ Cr ⁇ 1.5% 0.3% ⁇ Mo + W / 2 ⁇ 0.4% 0.03% ⁇ V ⁇ 0.1%
  • the silicon content of the steel is less than 0.1%.
  • Steel can also add copper to obtain a additional hardening during tempering, the steel must then contain 0.8% to 2.5% Nickel and 0.5% to 2% Copper.
  • the manufacture of molds for plastics or for rubber is done by machining of quenched hardened steel blocks whose hardness is between 270HB and 350HB.
  • FIG. 1 represents a measurement diagram of machinability in drilling according to the Taylor method.
  • steel contains or may contain elements such as silicon, Copper, Nickel either as impurities or as alloying elements complementary.
  • the copper content must be between 0.5% and 2% and be accompanied by a nickel content between 0.8% and 2.5%.
  • the hardness can also be adjusted by additions of Niobium in contents lower than 0.1%.
  • a steel is produced, the composition of which defined in claim 1 is disclosed in document JP-A-5 302 117 possibly by pre-oxidizing with Silicon, then a deoxidation to aluminum, then titanium and boron are added.
  • the liquid metal thus obtained is poured in the form of a semi-finished product such as an ingot, a slab or a billet.
  • the semi-finished product is then reheated to a temperature of preferably less than 1300 ° C and either forged or rolled to obtain a bar or sheet metal.
  • the bar or the sheet is then soaked to obtain in all its mass a martensitic or martensito-bainitic structure.
  • the quenching can be done either directly in the rolling or forging hot if the end of rolling or end of forging temperature is less than 1000 ° C., or after austenitization at a temperature above point Ac 3 and preferably below 1000 ° C.
  • bars or sheets are subjected to tempering at temperatures above 500 ° C and preferably above 550 ° C so as to obtain a hardness between 270HB and 350HB, and preferably close to 300HB, in all points of bars or sheets and so that internal stresses generated by quenching are relaxed.
  • the surface of the imprint can then be subjected to a surface treatment such as polishing or graining to give it the desired surface appearance and possibly be nitrided or chromed.
  • a surface treatment such as polishing or graining to give it the desired surface appearance and possibly be nitrided or chromed.
  • the difference in machinability index U results in a difference in machinability as shown in fig. 1 which represents Taylor straight lines in drilling for steel A and for steel P20 taken into account example. It can be seen in this figure that at equal cutting speed, the length that can be drilled in steel A is about 10 times longer important than in P20 steel, or, for an equal pierced length, the speed allowable cutting is 25% greater in steel A than in P20 steel.
  • the weldability being all the better as the Carbon equivalent or the coefficient BH is low we see that the steel according to the invention has better weldability than P20 steel.
  • steel A has a thermal conductivity of 17% higher than that of P20 steel, moreover it has a yield strength and a much higher resilience than that of P20 steel.
  • the block After austenitization at 900 ° C, quench with water, and returned to 570 ° C, the block had a hardness close to 300HB throughout the mass and:
  • This steel has a BH index better than that of steel A but it has a worse equivalent Carbon. Its machinability index is comparable to that of steel A but its thermal conductivity is more 15% low.
  • This steel whose analysis differs from that of steel A mainly by the content of Silicon and Nickel presents the same advantages than steel A and moreover it has a good thermal conductivity better.

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Description

La présente invention concerne l'utilisation d'un acier faiblement allié pour la fabrication de moules pour matières plastiques ou pour caoutchouc.
Les moules pour matières plastiques ou pour caoutchouc sont fabriqués par usinage de blocs de métal massifs dont l'épaisseur peut dépasser 500mm. La surface de l'empreinte obtenue par usinage est le plus souvent soit polie soit grainée chimiquement afin de conférer aux objets obtenus par moulage l'aspect de surface souhaité. Afin de réduire au maximum l'usure des moules, tout point de leur surface doit avoir une dureté élevée comprise entre 250HB et 400HB et le plus souvent entre 270HB et 350HB. Ils doivent également avoir une limite d'élasticité la plus élevée possible et une bonne résilience pour résister aux chocs et aux déformations.
L'opération d'usinage étant très importante, puisqu'elle représente couramment 70% du coût total de fabrication du moule, le métal doit être le plus usinable possible et, très souvent, l'aptitude à l'usinage ne peut pas être obtenu par des additions classiques trop importantes tels que le Soufre ou le Plomb, car ces additions détériorent l'aptitude au polissage ou au grainage.
Les moules étant assez souvent réparés par soudure, le métal utilisé doit également être le plus soudable possible.
Enfin, le moulage des matières plastiques ou du caoutchouc se faisant à chaud, le métal utilisé doit avoir une conductibilité thermique la plus élevée possible afin de faciliter les transferts thermiques qui limitent la productivité de la fabrication d'objets moulés.
Pour fabriquer les moules on utilise en général des blocs d'acier faiblement allié suffisamment trempant pour obtenir, après trempe et revenu une structure martensitique ou martensito-bainitique ayant une dureté suffisante, une limite d'élasticité élevée, une bonne ténacité.
L'acier le plus utilisé est l'acier P20 selon la norme AISI ou les aciers W1.2311 ou W1.2738 selon la norme allemande WERKSTOFF.
L'acier P20 contient, en poids, de 0,28% à 0,4% de Carbone, de 0,2% à 0,8% de Silicium, de 0,6% à 1% de Manganèse, de 1,4% à 2% de Chrome, de 0,3% à 0,55% de Molybdène, le reste étant du fer et des impuretés liées à l'élaboration.
Les aciers W1.2311 et W1.2738 contiennent, en poids, de 0,35% à 0,45% de Carbone, de 0,2% à 0,4% de Silicium, de 1,3% à 1,6% de Manganèse, de 1,8% à 2,10% de Chrome et de 0,15% à 0,25% de Molybdène ; l'acier W1.2738 contient en outre de 0,9% à 1,2% de Nickel, le reste étant du fer et des impuretés liées à l'élaboration.
Ces aciers ont une bonne tenue à l'usure, mais il ont une soudabilité, une aptitude à l'usinage, une ténacité et une conductibilité thermique insuffisantes.
Afin d'améliorer l'aptitude au soudage, il a été proposé, dans la demande EP 0 431 557, un acier contenant, en poids, de 0,1% à 0,3% de Carbone, moins de 0,25% de Silicium, de 0,5% à 3,5% de Manganèse, moins de 2% de Nickel, de 1% à 3% de Chrome, de 0,03% à 2% de Molybdène, de 0,01% à 1% de Vanadium, moins de 0,002% de Bore, élément considéré comme étant une impureté nuisible, le reste étant substantiellement du fer ; la composition devant en outre satisfaire à la relation : BH = 326+847,3(%C)+18,3(%Si)-8,6(%Mn)-12,5(%Cr)≤460
Compte tenu de cette relation, la teneur en Carbone doit rester inférieure à 0,238%.
Cet acier qui a certes, une bonne soudabilité et une usinabilité acceptable, présente cependant une conductibilité thermique insuffisante.
En fait, l'Homme du Métier choisit toujours une analyse située à l'intérieur des fourchettes indiquées de façon à obtenir une trempabilité suffisante pour pouvoir réaliser des pièces d'épaisseur pouvant dépasser 400mm ; en particulier les différents éléments ne peuvent jamais être simultanément au bas des fourchettes. De ce fait tous ces aciers ont une conductibilité thermique inférieure à 35W/m/K et lorsque, dans certains moules, il est nécessaire d'avoir certaines parties dont la conductibilité thermique est sensiblement supérieure, on réalise les parties correspondantes en alliage de Cuivre/Aluminium/Fer dont la conductibilité thermique est supérieure à 40W/m/K. Mais cette technique présente l'inconvénient de compliquer la fabrication des moules puisque ce sont alors des objets composites, de plus les alliages utilisés sont beaucoup plus coûteux que l'acier.
Le but de l'invention est de proposer un acier pour la fabrication de moules pour matières plastiques ou pour caoutchouc qui, tout en ayant au moins les mêmes propriétés mécanique et d'aptitude à l'usinage des aciers connus, ait une conductibilité thermique supérieure à 40W/m/K afin de permettre notamment de fabriquer des moules entièrement en acier.
A cet effet, l'invention a pour objet l'utilisation, pour la fabrication de moules pour matières plastiques ou pour caoutchouc, d'un acier faiblement allié dont la composition chimique comprend en poids : 0,24% ≤ C ≤ 0,35% 1% ≤ Mn ≤ 2,5% 0,3% ≤ Cr ≤ 2,5% 0,1% ≤ Mo + W/2 ≤ 0,8% Ni ≤ 2,5% 0% ≤ V ≤ 0,3% Si ≤ 0,5% 0,002% ≤ B ≤ 0,005% 0,005% ≤ Al ≤ 0,1% 0% ≤ Ti ≤ 0,1 P ≤ 0,02% Cu ≤ 2 % éventuellement, au moins un élément pris parmi Nb, Zr, S, Se, Te, Bi, Ca, Sb, Pb, In et Terres rares, en des teneurs inférieures à 0,1 %, le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration,
la composition chimique satisfaisant, en outre, les relations suivantes : U = 409(%C) + 19,3[%Cr + %Mo + %W/2 + %V] + 29,4(%Si) + 10(%Mn) + 7,2(%Ni) < 200 et, R = 3,82(%C) + 9,79(%Si) + 3,34(%Mn) + 11,94(%P) + 2,39(%Ni) + 1,43(%Cr) + 1,43(%Mo + %W/2) < 11,14
De préférence la composition chimique de l'acier est telle que : 0,24% ≤ C ≤ 0,28% 1% ≤ Mn ≤ 1,3% 1% ≤ Cr ≤ 1,5% 0,3% ≤ Mo+W/2 ≤ 0,4% 0,03% ≤ V ≤ 0,1%
De préférence, la teneur en silicium de l'acier est inférieure à 0,1%.
L'acier peut en outre, ajouter du cuivre afin d'obtenir un durcissement supplémentaire lors du revenu, l'acier doit alors contenir de 0,8% à 2,5% de Nickel et de 0,5% à 2% de Cuivre.
En général, la fabrication de moules pour matières plastiques ou pour caoutchouc se fait par usinage de blocs d'acier trempés revenus dont la dureté est comprise entre 270HB et 350HB.
L'invention va maintenant être décrite en regard de la figure 1 qui représente un diagramme de mesure d'usinabilité en perçage selon la méthode de Taylor.
L'acier selon l'invention est un acier faiblement allié contenant principalement, en poids :
  • plus de 0,24%C pour obtenir après trempe et revenu à plus de 500°C, une dureté supérieure à 270HB, et moins de 0,35%C pour ne pas trop détériorer la soudabilité et pour limiter l'importance des ségrégations défavorables à l'usinabilité, à la polissabilité et à la grainabilité ; de préférence, la teneur en Carbone doit être comprise entre 0,24% et 0,28%.
  • plus de 1 % de Manganèse pour augmenter la trempabilité de l'acier et moins de 2,5% et de préférence moins de 1,3% pour éviter de trop diminuer la conductibilité thermique de l'acier.
  • plus de 0,3% de Chrome également pour augmenter la trempabilité et notamment éviter la formation de phases ferrito-perlitiques défavorables à la polissabilité et moins de 2,5% afin de ne pas détériorer la soudabilité et d'éviter la formation d'une quantité trop importante de carbures de Chrome défavorables notamment à l'usinabilité ; de préférence la teneur en Chrome doit être comprise entre 1 % et 1,5% .
  • plus de 0,1% et de préférence plus de 0,3% de Molybdène pour augmenter la trempabilité et pour ralentir l'adoucissement au revenu, mais moins de 0,8% et de préférence moins de 0,4% car, en trop grande quantité le Molybdène forme des carbures très durs défavorables à l'usinabilité, et il ségrège fortement en veines ce qui est défavorable à la polissabilité, à la grainabilité et peut également engendrer des ruptures d'outils au cours de l'usinage. Le Molybdène peut être remplacé totalement ou partiellement par du Tungstène à raison de 2% de Tungstène pour 1% de Molybdène, si bien que la teneur à prendre en compte est Mo +W/2.
  • entre 0% et 0,3% et de préférence entre 0,03% et 0,1% de Vanadium afin de produire un durcissement secondaire au cours du revenu.
  • entre 0,002% et 0,005% de Bore accompagné de 0,005% à 0,1% d'Aluminium et de 0% à 0,1% de Titane de façon à augmenter significativement la trempabilité sans détériorer les autres propriétés. L'aluminium et le Titane servent à éviter que le Bore ne se combine à l'Azote presque toujours en quantité telle qu'il faut protéger le Bore.
Pour que ces additions soient efficaces, lorsque la teneur en Azote est supérieure à 50 ppm la teneur en Aluminium doit être supérieure à 0,05% lorsque la teneur en Titane est inférieure à 0,005% ; lorsque la teneur en Titane est supérieure à 0,015%, la teneur en Aluminium peut être inférieure à 0,03% et de préférence être comprise entre 0,020% et 0,030%.
  • moins de 0,02% de Phosphore qui est une impureté fragilisante.
Outre ces éléments principaux de composition chimique, l'acier contient ou peut contenir des éléments tels que le Silicium, le Cuivre, le Nickel soit à titre d'impuretés soit à titre d'éléments d'alliage complémentaire.
L'acier, notamment lorsqu'il est fabriqué à partir de ferrailles contient un peu de Cuivre et de Nickel. Lorsque le Nickel est en faible quantité, le Cuivre en des teneurs trop importantes créé des défauts lors du laminage à chaud ou du forgeage à chaud car il fragilise les joints de grain. En l'absence d'additions particulières, les teneurs en Nickel et Cuivre restent inférieures à 0,5% chacune
On peut ajouter jusqu'à 2,5% de Nickel pour augmenter la trempabilité.
On peut également ajouter du Cuivre pour produire un effet de durcissement structural. Dans ce cas, la teneur en Cuivre doit être comprise entre 0,5% et 2% et être accompagnée d'une teneur en Nickel comprise entre 0,8% et 2,5%.
La dureté peut également être ajustée par des additions de Niobium en des teneurs inférieures à 0,1 %.
Lorsque les exigences d'aptitude au polissage ou au grainage le permettent, on peut améliorer l'usinabilité par des additions de Soufre, Tellure, Sélénium, Bismuth, Calcium, Antimoine, Plomb, Indium, Zirconium ou Terres rares en des teneurs inférieures à 0,1 %.
Les inventeurs ont constaté que, dans ce domaine de composition chimique, lorsque : U = 409(%C) + 19,3[%Cr + (%Mo + %W/2) + %V] + 29,4(%Si) + 10(%Mn) + 7,2(%Ni) < 200 l'usinabilité est très sensiblement meilleure que pour les aciers de type P20.
Enfin, pour que la conductibilité thermique soit suffisante il faut que : R = 3,82(%C) + 9,79(%Si) + 3,34(%Mn) + 11,94(%P) + 2,39(%Ni) + 1,43(%Cr) + 1,43(%Mo + %W/2) < 11,14 Aussi, la composition chimique doit être choisie pour que U<200 et R<11,14. La conductibilité thermique est alors supérieure à 40W/m/K
Pour fabriquer un moule, on élabore un acier dont la composition définie dans la revendication 1 est divulguée par le document JP-A-5 302 117 en faisant éventuellement une prédésoxydation au Silicium, puis une désoxydation à l'aluminium, puis on ajoute le titane et le Bore.
Le métal liquide ainsi obtenu est coulé sous forme d'un demi produit tel qu'un lingot, une brame ou une billette.
Le demi produit est alors réchauffé à une température de préférence inférieure à 1300°C et soit forgé, soit laminé pour obtenir une barre ou une tôle.
La barre ou la tôle est alors trempée pour obtenir dans toute sa masse une structure martensitique ou martensito-bainitique.
La trempe peut se faire soit directement dans la chaude de laminage ou de forgeage si la température de fin de laminage ou de fin de forgeage est inférieure à 1000°C, soit après austénitisation à une température supérieure au point Ac3 et de préférence inférieure à 1000°C.
Après trempe à l'air, à l'huile ou à l'eau selon les dimensions, les barres ou tôles sont soumises à un revenu à température supérieure à 500°C et de préférence supérieure à 550°C de façon à obtenir une dureté comprise entre 270HB et 350HB, et de préférence voisine de 300HB, en tous points des barres ou tôles et de telle sorte que les contraintes internes engendrées par la trempe soient relaxées.
On découpe alors des blocs de dimension voulue qui sont usinés de façon notamment à former l'empreinte de l'objet qu'on souhaite obtenir par moulage.
La surface de l'empreinte peut alors être soumise à un traitement de surface tel qu'un polissage ou un grainage pour lui donner l'aspect de surface souhaité et éventuellement être nitrurée ou chromée.
A titre d'exemple, on a réalisé des moules avec l'acier A de composition : (% en poids)
  • C = 0,25%
  • Si = 0,25%
  • Mn = 1,1%
  • Cr = 1,3%
  • Mo = 0,35%
  • Ni = 0,25%
  • V = 0,04%
  • Cu = 0,3%
  • B = 0,0027%
  • Al = 0,025%
  • Ti = 0,020%
  • S = 0,001%
  • P = 0,010%
    • On a réalisé des blocs de 400mm d'épaisseur, austénitisés à 900°C pendant 1 heure, trempés à l'eau puis revenus à 550°C pendant 1 heure et refroidis à l'air. On a obtenu ainsi une structure martensito-bainitique de dureté comprise entre 300HB et 318HB en tous points du produit. La limite d'élasticité Re est de 883MPa et la résistance à la rupture Rm de 970MPa, soit un rapport Re/Rm voisine de 0,91 ; la résilience KCV à + 20°C est de l'ordre de 60J/cm2.
    Le Carbone équivalent de cet acier calculé selon la formule de l'IIW. Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 est : Ceq = 0,808 l'indice BH est : BH = 508 l'indice d'usinabilité est : U = 151 la conductibilité thermique est : λ = 41Wm-1K-1
    A titre de comparaison, un bloc de même dimension réalisé dans un acier de type P20 de composition,
  • C = 0,34%
  • Si = 0,45%
  • Mn = 0,95%
  • Cr = 1,85%
  • Ni = 0,3%
  • Mo = 0,38%
    • après austénitisation à 900°C, trempe à l'eau et revenu à 580°C pendant 1 heure, la dureté était comparable et centrée autour de 300HB. La limite d'élasticité Re était de 825 MPa et la résistance à la rupture Rm de 1010 MPa soit un rapport Re/Rm voisin de 0,82. La résilience KCV à +20°C était de l'ordre de 20J/cm2.
    Le Carbone équivalent était : Ceq = 0,964
    Le coefficient BH : BH = 591
    L'indice d'usinabilité : U = 207
    La conductibilité thermique : λ = 35Wm-1K-1
    La différence d'indice d'usinabilité U se traduit par une différence d'aptitude à l'usinage comme l'indique la fig.1 qui représente des droites de Taylor en perçage pour l'acier A et pour l'acier P20 pris en exemple. On constate sur cette figure qu'à vitesse de coupe égale, la longueur qu'on peut percer dans l'acier A est environ 10 fois plus importante que dans l'acier P20, ou, qu'à longueur percée égale, la vitesse de coupe admissible est 25% plus importante dans l'acier A que dans l'acier P20.
    La soudabilité étant d'autant meilleure que le Carbone équivalent ou le coefficient BH est faible on constate que l'acier selon l'invention a une meilleure soudabilité que l'acier P20.
    On constate que l'acier A a une conductibilité thermique 17% plus élevée que celle de l'acier P20, de plus il a une limite d'élasticité et une résilience nettement supérieure à celles de l'acier P20.
    A titre de comparaison également, on a réalisé un bloc de dimension comparable en acier de composition :
  • C = 0,17%
  • Si = 0,09%
  • Mn = 2,15%
  • Cr = 1,45%
  • Mo = 1,08%
  • V = 0,55%
  • B = 0,0007%
    • Après austénitisation à 900°C, trempe à l'eau, et revenu à 570°C, le bloc avait une dureté voisine de 300HB dans toute la masse et :
    Le Carbone équivalent était : Ceq = 1,144
    Le coefficient BH était : BH = 435
    L'indice d'usinabilité U U = 153
    La conductibilité thermique : λ = 35Wm-1K-1
    Cet acier a un indice BH meilleur que celui de l'acier A mais il a un Carbone équivalent plus mauvais. Son indice d'usinabilité est comparable à celui de l'acier A mais sa conductibilité thermique est plus faible de 15%.
    On a également fabriqué des blocs de 400mm d'épaisseur en acier B selon l'invention austénitisés à 920°C, trempés à l'eau et revenus à 560°C puis refroidis à l'air. La dureté en tout point était comprise entre 300HB et 315HB. La limite d'élasticité Re était de 878MPa, et la résistance à la rupture Rm de 969MPa soit un rapport Re/Rm de 0,91.
    La composition de l'acier était :
  • C = 0,25%
  • Si = 0,1%
  • Mn = 1,3%
  • Cr = 1,3%
  • Mo = 0,4%
  • V = 0,01%
  • B = 0,0025%
  • Al = 0,055%
  • S = 0,002%
  • P = 0,015%
  • Ni = 0,8%
  • Cu = 0,35%
    • Le carbone équivalent était : Ceq = 0,83
    Le coefficient BH était : BH = 512
    L'indice d'usinabilité était : U = 153
    La conductibilité thermique : λ = 44Wm-1K-1
    Cet acier, dont l'analyse se distingue de celle de l'acier A principalement par la teneur en Silicium et en Nickel présente les mêmes avantages que l'acier A et de plus, il a une conductibilité thermique bien meilleure.

    Claims (5)

    1. Utilisation pour la fabrication d'un moule pour matières plastiques ou pour caoutchouc d'un acier dont la composition chimique consiste en poids : 0,24% ≤ C ≤ 0,35% 1% ≤ Mn ≤ 2,5% 0,3% ≤ Cr ≤ 2,5% 0,1% ≤ Mo + W/2 ≤ 0,8% Ni ≤ 2,5% 0% ≤ V ≤ 0,3% Si ≤ 0,5% 0,002% ≤ B ≤ 0,005% 0,005% ≤ Al ≤ 0,1% 0% ≤ Ti ≤ 0,1 P ≤ 0,02% Cu ≤ 2 % éventuellement, au moins un élément pris parmi Nb, Zr, S, Se, Te, Bi, Ca, Sb, Pb, In et Terres rares, en des teneurs inférieures à 0,1%, le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration, la teneur en Ni étant comprise entre 0,8% et 2,5% lorsque la teneur en Cu est comprise entre 0,5% et 2%,
      la composition chimique satisfaisant, en outre, les relations suivantes : U = 409(%C) + 19,3[%Cr+ (%Mo + %W/2) + %V] + 29,4(%Si) + 10(%Mn) + 7,2(%Ni) < 200 et, R = 3,82(%C) + 9,79(%Si) + 3,34(%Mn) + 11,94(%P) + 2,39(%Ni) + 1,43(%Cr) + 1,43(%Mo + %W/2) < 11,14
    2. Utilisation pour la fabrication d'un moule pour matières plastiques ou pour caoutchouc d'un acier selon la revendication 1 caractérisé en ce que la composition chimique de l'acier est telle que : 0,24% ≤ C ≤ 0,28% 1% ≤ Mn ≤ 1,3% 1% ≤ Cr ≤ 1,5% 0,3% ≤ Mo+W/2 ≤ 0,4% 0,03% ≤ V ≤ 0,1%
    3. Utilisation pour la fabrication d'un moule pour matières plastiques ou pour caoutchouc d'un acier selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que : Si ≤ 0,1%
    4. Utilisation pour la fabrication d'un moule pour matières plastiques ou pour caoutchouc d'un acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il contient en outre : 0,8% ≤ Ni ≤ 2,5% 0,5% ≤ Cu ≤ 2%
    5. Utilisation pour la fabrication d'un moule pour matières plastiques ou pour caoutchouc d'un acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la fabrication est faite par usinage de blocs trempés revenus de dureté comprise entre 270HB et 350HB.
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