EP0792944A1 - Steel, suitable for manufacture of injection molds for plastics - Google Patents

Abstract

Steel, which is especially useful for making plastic injection moulds, has the composition (by wt.) 0.03-0.25% C, 0-0.2% Si, 0-0.9% Mn, 1.5-5% Ni, 0-18% Cr, 0.05-1% Mo + one half W, 0-0.3% S, 0.05-3% each of Al and/or Cu, optionally 0-0.3% each of one or more of V, Nb, Zr, Ta and Ti, optionally 0-0.3% each of one or more of Pb, Se, Te and Bi, balance Fe and impurities (especially nitrogen). The composition satisfies the relationships (I) and (II): Kth=3.8 x C+9.8 x Si+3.3 x Mn+2.4 x Ni+ alpha x Cr+1.4 x (Mo+ one half W) ≤ 15 (I) where alpha = 1.4 if the Cr content is less than 8% and alpha = 0 if the Cr content is ≥ 8%; Tr=3.8 x C+1.07 x Mn+0.7 x Ni+0.57 x Cr+1.58 x (Mo+ one half W)+kB ≥ 3.1 (II) where kB = 0.8 the B content is 0.0005-0.015%; otherwise kB = 0; and if the Cr content is ≤ 5%, then composition satisfies relationship (III): Kth divided by Tr = ≤ 3 (III) Also claimed are (i) a block of the above steel which has a characteristic dimension (d) of ≥ 20 mm and which has, at all points, a tempered martensitic, bainitic or martensitic-bainitic structure of hardness greater than 350 HB; and (ii) a welding wire of the above steel.

Description

La présente invention concerne un acier à durcissement structural utilisable, notamment, pour la fabrication de moules pour injection de matière plastique.The present invention relates to a structural hardening steel which can be used, in particular, for the manufacture of molds for plastic injection.

Les moules pour injection de matières plastiques sont constitués d'assemblages de pièces usinées dans des blocs d'acier de façon à former une empreinte ayant la forme des objets à fabriquer par moulage. Les objets sont moulés en série et les moulages successifs engendrent une usure de la surface de l'empreinte. Après la fabrication d'un certain nombre d'objets, les moules sont hors d'usage et doivent être remplacés ou réparés. La réparation, lorsqu'elle est possible, consiste en un rechargement par soudure suivi d'un usinage et d'un polissage ou d'un grenage chimique de la surface de l'empreinte. Pour que la réparation par soudure soit possible, il faut, notamment, que le métal apporté par soudure et que les zones affectées par la chaleur de soudage dans le métal de base aient des propriétés satisfaisantes. L'aptitude à la réparation par soudage est obtenue, notamment, en utilisant un acier à durcissement structural traités par trempe et revenu. Le durcissement structural est obtenu en ajoutant à l'acier de 2% à 5% de nickel et au moins un élément pris parmi l'aluminium et le cuivre, en des teneurs comprises entre 0,5% et 3%. La présence combinée de nickel et de cuivre ou d'aluminium permet d'obtenir par trempe et revenu une structure bainitique ou martensitique, dont la résistance à la traction est de l'ordre de 1400 MPa et la dureté d'environ 400 HB. Le durcissement résultant de la précipitation au cours du revenu de composés intermétalliques, la teneur en carbone peut être limitée. Cette teneur en carbone limitée permet de réparer les pièces par soudure sans que la dureté des zones affectées par la chaleur dépasse sensiblement 400 HB.Molds for plastic injection consist of assemblies of parts machined from steel blocks so as to form an impression having the shape of objects to be produced by molding. The objects are molded in series and successive moldings cause wear on the surface of the imprint. After the manufacture of a certain number of objects, the molds are out of use and must be replaced or repaired. Repair, when possible, consists of reloading by welding followed by machining and polishing or chemical blasting of the surface of the impression. For repair by welding to be possible, it is necessary, in particular, that the metal supplied by welding and that the areas affected by the heat of welding in the base metal have satisfactory properties. The ability to repair by welding is obtained, in particular, by using a steel with structural hardening treated by quenching and tempering. Structural hardening is obtained by adding 2% to 5% nickel and at least one element from aluminum and copper to the steel, in contents of between 0.5% and 3%. The combined presence of nickel and copper or aluminum makes it possible by quenching and tempering a bainitic or martensitic structure, the tensile strength of which is around 1400 MPa and the hardness of around 400 HB. The hardening resulting from precipitation during tempering of intermetallic compounds, the carbon content can be limited. This limited carbon content makes it possible to repair the parts by welding without the hardness of the areas affected by heat exceeding substantially 400 HB.

Outre le nickel, le cuivre et l'aluminium, la composition chimique de l'acier comprend, en poids, moins de 0,25% de carbone, moins de 1% de silicium, de 0,9% à 2% de manganèse, de 2% à 5% de nickel, de 0% à 18% de chrome, de 0,05% à 1% de molybdène, de 0% à 0,2% de soufre, éventuellement du titane, du niobium ou du vanadium en des teneurs inférieures à 0,1%, éventuellement du bore en des teneurs inférieures à 0,005%, le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.In addition to nickel, copper and aluminum, the chemical composition of steel comprises, by weight, less than 0.25% of carbon, less than 1% of silicon, from 0.9% to 2% of manganese, from 2% to 5% of nickel, from 0% to 18% of chromium, from 0.05% to 1% of molybdenum, from 0% to 0.2% of sulfur, optionally titanium, niobium or vanadium in contents of less than 0.1%, possibly boron in contents of less than 0.005%, the remainder being iron and impurities resulting from the production.

Pour certaines applications, les moules ont besoin de résister à la corrosion, et la teneur en chrome est choisie supérieure à 8%. Pour d'autres applications, la résistance à la corrosion ne présente pas d'intérêt particulier, et la teneur en chrome reste inférieure à 2%.For certain applications, the molds need to resist corrosion, and the chromium content is chosen to be greater than 8%. For other applications, corrosion resistance is of no particular interest, and the chromium content remains below 2%.

L'utilisation de moules ainsi fabriqués, qu'ils aient ou non besoin de résister à la corrosion, présente l'inconvénient de limiter la productivité des installations de moulage par injection de matières plastiques. En effet, une opération de moulage comporte plusieurs phases successives, dont une phase de solidification de la matière plastique par refroidissement qui est relativement longue.The use of molds thus produced, whether or not they need to resist corrosion, has the drawback of limiting the productivity of plastic injection molding installations. Indeed, a molding operation comprises several successive phases, including a phase of solidification of the plastic by cooling which is relatively long.

De plus, la fabrication des moules qui se fait notamment par usinage de blocs d'acier dont l'épaisseur peut atteindre 800 mm, voire 1000 mm, peut présenter des difficultés résultant de la présence de bandes ségrégées. Ces difficultés sont, d'ailleurs, d'autant plus importantes que les blocs d'acier sont épais.In addition, the manufacture of molds which is done in particular by machining steel blocks whose thickness can reach 800 mm, even 1000 mm, can present difficulties resulting from the presence of segregated strips. These difficulties are, moreover, all the more important as the steel blocks are thick.

Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un acier, utilisable pour la fabrication de moules pour injection de matière plastique, ayant une résistance à la traction Rm de l'ordre de 1400 MPa, une dureté supérieure à 350 HB, et de préférence supérieure à 380 HB, une bonne soudabilité, une usinabilité satisfaisante même pour des épaisseurs très importantes et permettant d'augmenter la productivité des installations de moulage par injection en raccourcissant les durées de refroidissement après injection.The aim of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a steel, usable for the manufacture of molds for plastic injection, having a tensile strength Rm of the order of 1400 MPa, a hardness greater than 350 HB , and preferably greater than 380 HB, good weldability, satisfactory machinability even for very large thicknesses and making it possible to increase the productivity of injection molding installations by shortening the cooling times after injection.

A cet effet, l'invention a pour objet un acier, utilisable notamment pour la fabrication de moules pour injection de matières plastiques, dont la composition chimique comprend, en poids : $$\text{0,03\% ≤ C ≤ 0,25\%}$$

$$\text{0\% ≤ Si ≤ 0,2\%}$$

$$\text{0\% ≤ Mn ≤ 0,9\%}$$

$$\text{1,5\% ≤ Ni ≤ 5\%}$$

$$\text{0\% ≤ Cr ≤ 18\%}$$

$$\text{0,05\% ≤ Mo + W/2 ≤ 1\%}$$

$$\text{0\% ≤ S ≤ 0,3\%}$$

• au moins un élément pris parmi Al et Cu en des teneurs comprises chacune entre 0,5% et 3%,
• éventuellement de 0,0005% à 0,015% de bore,
• éventuellement au moins un élément pris parmi V, Nb, Zr, Ta et Ti, en des teneurs comprises, chacune, entre 0% et 0,3%,
• éventuellement au moins un élément pris parmi Pb, Se, Te et Bi, en des teneurs comprises chacune entre 0% et 0,3%,
• de préférence moins de 0,003 % d'azote,

le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration ; la composition chimique satisfaisant, en outre et simultanément, les relations : $$\text{Kth = 3,8 x C + 9,8 x Si + 3,3 x Mn + 2,4 x Ni +α x Cr + 1,4 x (Mo + W/2) ≤ At}$$

• dans cette formule, α = 1,4 si Cr < 8%, et α = 0 si Cr ≥ 8% ; et At = 15, de préférence At = 13, et mieux encore At = 11 ;
  et : $$\text{Tr = 3,8 x C + 1,07 x Mn + 0,7 x Ni + 0,57 x Cr + 1,58 x (Mo + W/2) + kB ≥ Bt}$$
  
• kB = 0,8 lorsque l'acier contient entre 0,0005 % et 0,015 % de bore, et kB = 0 si non ; Bt = 3,1, et de préférence Bt = 4,1 ;
  et : $$\text{Kth/Tr ≤ Ct}$$
  
  avec Ct = 3 , de préférence Ct = 2,8 , et mieux encore Ct = 2,5 .

To this end, the subject of the invention is a steel, which can be used in particular for the manufacture of molds for injection of plastics, the chemical composition of which comprises, by weight: $$\text{0.03\% ≤ C ≤ 0.25\%}$$

$$\text{0\% ≤ If ≤ 0.2\%}$$

$$\text{0\% ≤ Mn ≤ 0.9\%}$$

$$\text{1.5\% ≤ Ni ≤ 5\%}$$

$$\text{0\% ≤ Cr ≤ 18\%}$$

$$\text{0.05\% ≤ Mo + W / 2 ≤ 1\%}$$

$$\text{0\% ≤ S ≤ 0.3\%}$$

• at least one element taken from Al and Cu in contents each of between 0.5% and 3%,
• optionally from 0.0005% to 0.015% boron,
• optionally at least one element taken from V, Nb, Zr, Ta and Ti, in contents each of between 0% and 0.3%,
• optionally at least one element taken from Pb, Se, Te and Bi, in contents each of between 0% and 0.3%,
• preferably less than 0.003% nitrogen,

the remainder being iron and impurities resulting from processing; the chemical composition satisfying, in addition and simultaneously, the relationships: $$\text{Kth = 3.8 x C + 9.8 x Si + 3.3 x Mn + 2.4 x Ni + α x Cr + 1.4 x (Mo + W / 2) ≤ At}$$

• in this formula, α = 1.4 if Cr <8%, and α = 0 if Cr ≥ 8%; and At = 15, preferably At = 13, and more preferably At = 11;
  and: $$\text{Tr = 3.8 x C + 1.07 x Mn + 0.7 x Ni + 0.57 x Cr + 1.58 x (Mo + W / 2) + kB ≥ Bt}$$
  
• kB = 0.8 when the steel contains between 0.0005% and 0.015% of boron, and kB = 0 if not; Bt = 3.1, and preferably Bt = 4.1;
  and: $$\text{Kth / Tr ≤ Ct}$$
  
  with Ct = 3, preferably Ct = 2.8, and better still Ct = 2.5.

La composition de l'acier peut être avantageusement choisie de telle façon que : $$\text{3,8 x C + 3,3 x Mn + 2,4 x Ni +α x Cr + 1,4 x (Mo + W/2) ≤ 8}$$

The composition of the steel can advantageously be chosen in such a way that: $$\text{3.8 x C + 3.3 x Mn + 2.4 x Ni + α x Cr + 1.4 x (Mo + W / 2) ≤ 8}$$

De préférence, la composition chimique de l'acier doit être telle que la teneur en manganèse soit inférieure ou égale à 0,7%, et, mieux encore, inférieure ou égale à 0,5% ; de même, il est préférable que la teneur en silicium soit inférieure ou égale à 0,1%.Preferably, the chemical composition of the steel must be such that the manganese content is less than or equal to 0.7%, and better still, less than or equal to 0.5%; similarly, it is preferable that the silicon content is less than or equal to 0.1%.

Lorsque l'acier est destiné à fabriquer des moules devant résister à la corrosion, la teneur en chrome doit, de préférence, être supérieure ou égale à 8%. Lorsque la résistance à la corrosion n'est pas nécessaire, la teneur en chrome doit, de préférence, être inférieure ou égale à 5%, et, mieux encore, inférieure ou égale à 2%, et il est préférable que l'acier contienne du bore.When the steel is intended to make molds which have to resist corrosion, the chromium content should preferably be greater than or equal to 8%. When corrosion resistance is not required, the chromium content should preferably be less than or equal to 5%, and more preferably less than or equal to 2%, and it is preferable that the steel contains boron.

L'invention concerne également un bloc en acier selon l'invention de dimension caractéristique d supérieure ou égale à 20 mm, qui a, en tous point, une structure soit martensitique, soit bainitique, soit martensito-bainitique, revenue, de dureté supérieure à 350 HB.The invention also relates to a steel block according to the invention of characteristic dimension d greater than or equal to 20 mm, which has, at all points, a structure either martensitic, bainitic, or martensito-bainitic, tempered, of hardness greater than 350 HB.

De préférence, la composition chimique de l'acier constituant le bloc est telle que : $$\text{3,8 x C + 1,07 x Mn + 0,7 x Ni + 0,57 x Cr +1,58 x (Mo + W/2) + kB ≥ f (d)}$$

kB = 0,8 lorsque l'acier contient entre 0,0005 % et 0,015 % de bore, et kB = 0 si non,
avec: $$\text{f (d) = 2,05 + 1,04 x log(d)}$$

et de préférence : $$\text{f (d) = - 0,8 + 1,9 x log(d)}$$

dans ce cas, le bloc d'acier doit être trempé à l'eau.Preferably, the chemical composition of the steel constituting the block is such that: $$\text{3.8 x C + 1.07 x Mn + 0.7 x Ni + 0.57 x Cr +1.58 x (Mo + W / 2) + kB ≥ f (d)}$$

kB = 0.8 when the steel contains between 0.0005% and 0.015% of boron, and kB = 0 if not,
with: $$\text{f (d) = 2.05 + 1.04 x log (d)}$$

and preferably: $$\text{f (d) = - 0.8 + 1.9 x log (d)}$$

in this case, the steel block must be quenched with water.

L'expression "log(d)" représente le logarithme décimal de la dimension caractéristique d exprimée en mm.The expression "log (d)" represents the decimal logarithm of the characteristic dimension d expressed in mm.

L'invention va maintenant être décrite plus en détail, mais de façon non limitative, notamment à l'aide des exemples qui suivent.The invention will now be described in more detail, but without limitation, in particular with the aid of the examples which follow.

L'acier selon l'invention est un acier à durcissement structural, dont la composition chimique comprend, en poids :

• plus de 0,03% de carbone pour assurer une résistance suffisante à l'adoucissement au revenu, mais moins de 0,25% pour obtenir une bonne soudabilité caractérisée par une dureté des ZAT de soudage ne dépassant pas 430 HB ;
• de 0% à 0,2%, et de préférence moins de 0,1%, de silicium ; cet élément habituellement nécessaire à la désoxydation de l'acier au cours de l'élaboration ne doit pas dépasser 0,2% afin d'éviter une réduction excessive de la conductibilité thermique de l'acier;
• de 0% à 0,9% de manganèse pour, d'une part, fixer le soufre, et d'autre part, conférer à l'acier une trempabilité suffisante ; la teneur est limitée à 0,9%, et de préférence à 0,7%, et, mieux encore, à 0,5%, pour d'une part contribuer à obtenir une conductibilité thermique la plus grande possible, et d'autre part, et surtout, éviter la formation de bandes ségrégées très défavorables à l'usinabilité ;
• de 1,5% à 5% de nickel pour, lors du revenu, former avec l'aluminium ou le cuivre des précipitations durcissantes ; compte tenu du niveau de dureté visé après revenu, une addition d'au moins 1,5% de nickel est souhaitable et il n'est pas nécessaire de dépasser 5%, car, au delà, l'effet d'une addition supplémentaire de nickel n'est pas significatif et cet élément est très coûteux ;
• de 0% à 18% de chrome, et, de préférence, de 8% à 18% lorsque une résistance à la corrosion est nécessaire ; lorsque la résistance à la corrosion n'est pas utile, la teneur en chrome est, de préférence, inférieure à 5%, et, mieux encore, inférieure à 2% ;
• de 0,05% à 1% de molybdène, notamment pour renforcer la résistance à l'adoucissement au revenu et soutenir, ainsi, le durcissement obtenu par les précipités intermétalliques de nickel, cuivre et aluminium ; les teneurs maximales sont fixées pour ne pas nuire à la conductibilité thermique et ne pas trop augmenter le coût de l'acier ; le molybdène peut être remplacé totalement ou partiellement par du tungstène à raison de 2% de tungstène pour 1% de molybdène, de ce fait, pour ces deux éléments, l'analyse est définie par la valeur Mo + W/2 ;
• éventuellement de 0,0005% à 0,015% de bore pour augmenter la trempabilité sans détériorer la conductibilité thermique de l'acier; le chrome étant un élément qui augmente sensiblement la trempabilité de l'acier, l'addition de bore est particulièrement souhaitable lorsque la teneur en chrome est inférieure ou égale à 2% ;
• de 0% à 0,3% de soufre; cet élément améliore l'usinabilité, mais en trop forte teneur il nuit à la qualité des surfaces actives des moules, lesquelles surfaces sont, généralement, soit polies, soit grenées ;
• au moins un élément pris parmi l'aluminium et le cuivre en des teneurs comprises entre 0,5% et 3% chacune, pour obtenir un effet de durcissement structural par précipitation de composés intermétalliques au cours du revenu, ce qui permet d'obtenir à la fois une grande dureté et une bonne soudabilité ;
• éventuellement, au moins un élément pris parmi le vanadium, le niobium, le zirconium, le tantale et le titane, en des teneurs comprises chacune entre 0% et 0,3%, et de préférence supérieure à 0,01% chacune, en particulier pour rendre plus fiable l'effet du bore, notamment lorsque l'acier est trempé dans la chaude de forgeage ou de laminage ;
• éventuellement au moins un élément pris parmi le plomb, le sélénium, le tellure et le bismuth, en des teneurs comprises chacune entre 0,1% et 0,3%, afin d'améliorer l'usinabilité sans trop détériorer l'aptitude au polissage ou au grenage chimique ;
• de préférence, moins de 0,003 % d'azote pour éviter la formation de gros nitrures d'aluminium défavorables à l'obtention d'une bonne aptitude au polissage ;

le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.The steel according to the invention is a steel with structural hardening, the chemical composition of which comprises, by weight:

• more than 0.03% of carbon to ensure sufficient resistance to softening on income, but less than 0.25% to obtain good weldability characterized by a hardness of the welding HAZs not exceeding 430 HB;
• from 0% to 0.2%, and preferably less than 0.1%, of silicon; this element usually necessary for the deoxidation of the steel during production must not exceed 0.2% in order to avoid an excessive reduction in the thermal conductivity of the steel;
• from 0% to 0.9% of manganese to, on the one hand, fix the sulfur, and on the other hand, give the steel sufficient quenchability; the content is limited to 0.9%, and preferably to 0.7%, and, better still, to 0.5%, on the one hand to contribute to obtaining the greatest possible thermal conductivity, and on the other hand first and foremost, avoid the formation of segregated bands which are very unfavorable to machinability;
• from 1.5% to 5% nickel to form hardening precipitation with aluminum or copper; taking into account the target hardness level after tempering, an addition of at least 1.5% of nickel is desirable and it is not necessary to exceed 5%, because, beyond, the effect of an additional addition of nickel is not significant and this element is very expensive;
• 0% to 18% chromium, and preferably 8% to 18% when corrosion resistance is required; when the corrosion resistance is not useful, the chromium content is preferably less than 5%, and more preferably less than 2%;
• from 0.05% to 1% of molybdenum, in particular to reinforce the resistance to softening on income and thus support the hardening obtained by the intermetallic precipitates of nickel, copper and aluminum; the maximum levels are fixed so as not to harm the thermal conductivity and not to increase the cost of steel too much; molybdenum can be totally or partially replaced by tungsten at the rate of 2% of tungsten for 1% of molybdenum, therefore, for these two elements, the analysis is defined by the value Mo + W / 2;
• possibly from 0.0005% to 0.015% boron to increase the hardenability without deteriorating the thermal conductivity of the steel; chromium being an element which appreciably increases the hardenability of steel, the addition of boron is particularly desirable when the chromium content is less than or equal to 2%;
• 0% to 0.3% sulfur; this element improves the machinability, but in too high a content it harms the quality of the active surfaces of the molds, which surfaces are generally either polished or roughened;
• at least one element taken from aluminum and copper in contents of between 0.5% and 3% each, to obtain a structural hardening effect by precipitation of intermetallic compounds during tempering, which makes it possible to obtain both great hardness and good weldability;
• optionally, at least one element chosen from vanadium, niobium, zirconium, tantalum and titanium, in contents each of between 0% and 0.3%, and preferably greater than 0.01% each, in particular to make the effect of boron more reliable, especially when the steel is soaked in hot forging or rolling;
• optionally at least one element taken from lead, selenium, tellurium and bismuth, in contents each of between 0.1% and 0.3%, in order to improve the machinability without deteriorating the polishability too much or with chemical shot blasting;
• preferably less than 0.003% nitrogen to avoid the formation of large aluminum nitrides which are unfavorable for obtaining good polishability;

the remainder being iron and impurities resulting from processing.

Il n'est pas toujours possible ou souhaitable de limiter la teneur en azote à moins de 0,003 %, en particulier parce qu'il est coûteux d'enlever l'azote apportée par l'élaboration. Lorsque la teneur en azote ne peut pas être limitée à moins de 0,003 %, il est préférable de fixer l'azote sous forme de fins nitrures de titane ou de zirconium. Pour cela, il est souhaitable que les teneurs en titane, zirconium et azote (élément toujours présent, au moins à titre d'impureté en des teneurs comprises entre quelques ppm et quelques centaines de ppm) soient telles que : $$\text{0,00003 ≤ (N)x(Ti + Zr/2) ≤ 0,0016}$$

et que le titane ou le zirconium soient introduits dans l'acier par dissolution progressive d'une phase oxydée de titane ou de zirconium, par exemple en effectuant l'ajout de titane ou de zirconium dans de l'acier non désoxydé, puis en ajoutant un désoxydant fort tel que l'aluminium. Ces conditions permettent d'obtenir une dispersion très fine de nitrures de titane ou de zirconium favorable à la résilience, à l'usinabilité, et à la polissabilité. Lorsque le titane ou le zirconium sont introduits de cette façon préférentielle, le nombre de nitrures de titane ou de zirconium de taille supérieure à 0,1 µm, comptés sur une aire de 1mm² d'une coupe micrographique d'acier solide, est inférieure à 4 fois la somme de la teneur totale en titane précipité sous forme de nitrures et de la moitié de la teneur totale en zirconium précipité sous forme de nitrures, exprimées en millièmes de %.It is not always possible or desirable to limit the nitrogen content to less than 0.003%, in particular because it is expensive to remove the nitrogen supplied by the preparation. When the nitrogen content cannot be limited to less than 0.003%, it is preferable to fix the nitrogen in the form of fine titanium or zirconium nitrides. For this, it is desirable that the contents of titanium, zirconium and nitrogen (element always present, at least as an impurity in contents of between a few ppm and a few hundred ppm) are such that: $$\text{0.00003 ≤ (N) x (Ti + Zr / 2) ≤ 0.0016}$$

and that the titanium or zirconium are introduced into the steel by progressive dissolution of an oxidized phase of titanium or zirconium, for example by carrying out the addition of titanium or zirconium in non-deoxidized steel, then in adding a strong deoxidizer such as aluminum. These conditions make it possible to obtain a very fine dispersion of titanium or zirconium nitrides favorable to resilience, machinability, and polishability. When titanium or zirconium are introduced in this preferential manner, the number of titanium or zirconium nitrides of size greater than 0.1 μm, counted over an area of 1 mm ² of a micrographic section of solid steel, is lower 4 times the sum of the total content of titanium precipitated in the form of nitrides and half the total content of zirconium precipitated in the form of nitrides, expressed in thousandths of%.

La composition chimique de l'acier doit, en outre, satisfaire deux conditions relatives d'une part à la trempabilité et d'autre part à la conductibilité thermique.The chemical composition of the steel must, moreover, satisfy two conditions relating on the one hand to the hardenability and on the other hand to the thermal conductivity.

Afin d'obtenir des caractéristiques de résistance mécanique et de dureté satisfaisantes, résistance à la traction d'environ 1400 MPa et dureté de l'ordre de 400 HB (c'est à dire au moins supérieure à 350 HB, et de préférence supérieure à 380 HB), les pièces constituant les moules d'injection de matière plastique doivent être usinées dans des blocs d'abord trempés pour leur conférer une structure soit entièrement martensitique, soit entièrement bainitique, soit mixte martensito-bainitique, mais, en tout état de cause, exempte de ferrite et de perlite, puis revenus pour les durcir par précipitation de composés intermétalliques. La trempe peut être faite, par exemple, par refroidissement à l'eau, à l'huile ou à l'air après austénitisation, de préférence, entre 850°C et 1050°C, ou directement dans la chaude de forge ou de laminage. Le revenu s'effectue, en général, entre 500°C et 550°C.In order to obtain satisfactory mechanical strength and hardness characteristics, tensile strength of approximately 1400 MPa and hardness of the order of 400 HB (that is to say at least greater than 350 HB, and preferably greater than 380 HB), the parts constituting the plastic injection molds must be machined in blocks first hardened to give them a structure either entirely martensitic, or entirely bainitic, or mixed martensito-bainitic, but, in any condition cause, free of ferrite and perlite, then returned to harden by precipitation of intermetallic compounds. Quenching can be done, for example, by cooling with water, oil or air after austenitization, preferably between 850 ° C and 1050 ° C, or directly in hot forging or rolling . Tempering generally takes place between 500 ° C and 550 ° C.

Les blocs sont, par exemple, des tôles laminées ou des larges plats forgés dont l'épaisseur est supérieure à 20 mm et peut aller jusqu'à 800 mm, voire 1000 mm. Dans ces conditions, pour que la structure soit entièrement trempée, y compris à coeur des blocs, la trempabilité de l'acier doit être suffisante. Pour cela, la composition chimique de l'acier doit satisfaire la relation suivante : $$\text{Tr = 3,8 x C + 1,07 x Mn + 0,7 x Ni + 0,57 x Cr +1,58 x (Mo + W/2)+ kB ≥ Bt}$$

kB = 0,8 lorsque l'acier contient entre 0,0005 % et 0,015 % de bore, et kB = 0 si non.The blocks are, for example, rolled sheets or large forged plates whose thickness is greater than 20 mm and can range up to 800 mm, or even 1000 mm. Under these conditions, for the structure to be fully hardened, including the core of the blocks, the hardenability of the steel must be sufficient. For this, the chemical composition of the steel must satisfy the following relationship: $$\text{Tr = 3.8 x C + 1.07 x Mn + 0.7 x Ni + 0.57 x Cr +1.58 x (Mo + W / 2) + kB ≥ Bt}$$

kB = 0.8 when the steel contains between 0.0005% and 0.015% of boron, and kB = 0 if not.

La constante Bt qui représente la trempabilité minimale à obtenir doit au moins être égale à 3,1 et, pour les épaisseurs importantes, au moins égale à 4,1.The constant Bt which represents the minimum quenchability to be obtained must be at least equal to 3.1 and, for large thicknesses, at least equal to 4.1.

Plus précisément, chaque bloc a une dimension caractéristique d qui détermine la vitesse de refroidissement à coeur pour un mode de refroidissement déterminé. Pour obtenir la structure souhaitée, la trempabilité doit être adaptée à la dimension caractéristique d, et pour cela, la composition chimique de l'acier doit être telle que : $$\text{3,8 x C + 1,07 x Mn + 0,7 x Ni + 0,57 x Cr +1,58 x (Mo + W/2) + kB ≥ f(d)}$$

avec: $$\text{f (d) = 2,05 + 1,04 x log(d)}$$

lorsque le bloc est trempé par refroidissement à l'air,
et: $$\text{f (d) = - 0,8 + 1,9 x log(d)}$$

lorsque le bloc d'acier est trempé à l'eau, ce qui est préférable.More precisely, each block has a characteristic dimension d which determines the core cooling rate for a specific cooling mode. To obtain the desired structure, the hardenability must be adapted to the characteristic dimension d, and for this, the chemical composition of the steel must be such that: $$\text{3.8 x C + 1.07 x Mn + 0.7 x Ni + 0.57 x Cr +1.58 x (Mo + W / 2) + kB ≥ f (d)}$$

with: $$\text{f (d) = 2.05 + 1.04 x log (d)}$$

when the block is quenched by air cooling,
and: $$\text{f (d) = - 0.8 + 1.9 x log (d)}$$

when the steel block is soaked in water, which is preferable.

L'expression "log(d)" représente le logarithme décimal de la dimension caractéristique d exprimée en mm. Cette dimension caractéristique est, par exemple, l'épaisseur d'une tôle ou le diamètre d'une barre ronde.The expression "log (d)" represents the decimal logarithm of the characteristic dimension d expressed in mm. This characteristic dimension is, for example, the thickness of a sheet or the diameter of a round bar.

Par ailleurs, les inventeurs ont constaté qu'il était possible de minimiser la conductibilité thermique de l'acier en choisissant convenablement sa composition chimique. Ceci a l'avantage de permettre d'augmenter la productivité des opération d'injection de matière plastique en raccourcissant la phase de refroidissement qui suit la phase d'injection. Pour cela, la composition chimique de l'acier doit être telle que : $$\text{Kth = 3,8 x C + 9,8 x Si + 3,3 x Mn + 2,4 x Ni +α x Cr + 1,4 x (Mo + W/2)}$$

soit le plus petit possible, et, au moins, que Kth soit inférieur à 15, de préférence inférieur à 13, et mieux encore inférieur à 11.Furthermore, the inventors have found that it is possible to minimize the thermal conductivity of steel by choosing its chemical composition appropriately. This has the advantage of making it possible to increase the productivity of the plastic injection operations by shortening the cooling phase which follows the injection phase. For this, the chemical composition of the steel must be such that: $$\text{Kth = 3.8 x C + 9.8 x Si + 3.3 x Mn + 2.4 x Ni + α x Cr + 1.4 x (Mo + W / 2)}$$

is as small as possible, and, at least, that Kth is less than 15, preferably less than 13, and better still less than 11.

De préférence, la composition doit être telle que : $$\text{3,8 x C + 3,3 x Mn + 2,4 x Ni + α x Cr + 1,4 x (Mo + W/2) ≤ 8}$$

Preferably, the composition must be such that: $$\text{3.8 x C + 3.3 x Mn + 2.4 x Ni + α x Cr + 1.4 x (Mo + W / 2) ≤ 8}$$

Dans ces expressions, α = 1,4 si la teneur en chrome est inférieure à 8%, et α = 0 si la teneur en chrome est supérieure ou égale à 8%. En effet, lorsque la teneur en chrome est supérieure ou égale à 8%, celle ci est ajustée essentiellement en fonction de considérations relatives à la résistance à la corrosion. Dans le cas contraire, cette teneur peut être ajustée pour maximiser la conductivité thermique.In these expressions, α = 1.4 if the chromium content is less than 8%, and α = 0 if the chromium content is greater than or equal to 8%. In fact, when the chromium content is greater than or equal to 8%, it is adjusted essentially as a function of considerations relating to the resistance to corrosion. Otherwise, this content can be adjusted to maximize the thermal conductivity.

Kth est un indice sans dimension variant dans le même sens que la résistivité thermique de l'acier, c'est à dire inversement proportionnel à la conductivité thermique.Kth is a dimensionless index varying in the same direction as the thermal resistivity of steel, ie inversely proportional to the thermal conductivity.

En fait, pour les aciers n'ayant pas besoin de résister à la corrosion (Cr < 8 % ou même Cr ≤ 5 %) la difficulté essentielle consiste à concilier une trempabilité suffisante pour obtenir à coeur de pièces épaisses les caractéristiques mécaniques souhaitées, une faible teneur en manganèse pour limiter, voire éviter, la présence de bandes ségrégées, et une résistivité thermique la plus faible possible ou, ce qui est équivalent, une conductibilité thermique la plus grande possible (pour les aciers devant résister à la corrosion, du fait de la forte teneur en chrome, le problème de la trempabilité ne se pose pas). Les inventeurs ont constaté que pour obtenir cet optimum, il est souhaitable et possible d'ajouter une condition supplémentaire relative au rapport Kth/Tr, en imposant que Kth/Tr soit inférieur ou égal à 3, de préférence inférieur ou égal à 2,8, et mieux encore inférieur ou égal à 2,5.In fact, for steels that do not need to resist corrosion (Cr <8% or even Cr ≤ 5%) the essential difficulty consists in reconciling sufficient hardenability to obtain at the heart of thick parts the desired mechanical characteristics, a low manganese content to limit, or even avoid, the presence of segregated bands, and the lowest possible thermal resistivity or, which is equivalent, the highest possible thermal conductivity (for steels having to resist corrosion, because of the high chromium content, the problem of quenchability does not arise). The inventors have found that to obtain this optimum, it is desirable and possible to add an additional condition relating to the Kth / Tr ratio, by imposing that Kth / Tr is less than or equal to 3, preferably less than or equal to 2.8 , and better still less than or equal to 2.5.

Une solution particulièrement intéressante correspond à un acier dont la composition chimique comprend, en poids : $$\text{0,1\% ≤ C ≤ 0,16\%}$$

$$\text{0\% ≤ Si ≤ 0,15\%}$$

$$\text{0,6\% ≤ Mn ≤ 0,9\%}$$

$$\text{2,8\% ≤ Ni ≤ 3,3\%}$$

$$\text{0\% ≤ Cr ≤ 0,8\%}$$

$$\text{0,2\% ≤ Mo + W/2 ≤ 0,35\%}$$

$$\text{0,9\% ≤ Al ≤ 1,5\%}$$

$$\text{0,9\% ≤ Cu ≤ 1,5\%}$$

$$\text{0,0005\% ≤ B ≤ 0,015\%}$$

$$\text{0\% ≤ S ≤ 0,3\%}$$

• éventuellement au moins un élément pris parmi V, Nb, Zr, Ta et Ti, en des teneurs comprises chacune entre 0% et 0,3%,
• éventuellement au moins un élément pris parmi Pb, Se, Te et Bi, en des teneurs comprises chacune entre 0% et 0,3%,

le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration.A particularly interesting solution corresponds to a steel whose chemical composition comprises, by weight: $$\text{0.1\% ≤ C ≤ 0.16\%}$$

$$\text{0\% ≤ If ≤ 0.15\%}$$

$$\text{0.6\% ≤ Mn ≤ 0.9\%}$$

$$\text{2.8\% ≤ Ni ≤ 3.3\%}$$

$$\text{0\% ≤ Cr ≤ 0.8\%}$$

$$\text{0.2\% ≤ Mo + W / 2 ≤ 0.35\%}$$

$$\text{0.9\% ≤ Al ≤ 1.5\%}$$

$$\text{0.9\% ≤ Cu ≤ 1.5\%}$$

$$\text{0.0005\% ≤ B ≤ 0.015\%}$$

$$\text{0\% ≤ S ≤ 0.3\%}$$

• optionally at least one element taken from V, Nb, Zr, Ta and Ti, in contents each of between 0% and 0.3%,
• optionally at least one element taken from Pb, Se, Te and Bi, in contents each of between 0% and 0.3%,

the remainder being iron and impurities resulting from processing.

Avec l'analyse moyenne, cet acier permet d'obtenir un coefficient de résistivité thermique Kth = 11,75, une trempabilité Tr = 4,76, un rapport Kth/Tr = 2,5, et une dureté supérieure à 350 HB , quasiment uniforme dans toute la masse de blocs d'épaisseur pouvant atteindre 800 mm trempés à l'air.With the average analysis, this steel makes it possible to obtain a coefficient of thermal resistivity Kth = 11.75, a hardenability Tr = 4.76, a ratio Kth / Tr = 2.5, and a hardness greater than 350 HB, almost uniform throughout the mass of blocks up to 800 mm thick, air-hardened.

A titre de premier exemple, on a fabriqué des pièces de moule pour injection de matière plastique, par usinage de tôles d'épaisseur de 80 à 500 mm repérées A, B, C, D, E, F, F1, G, H, I, J et J1. Les tôles repérées A à F1 étaient conforme à l'invention, et, à titre de comparaison, les tôles repérées G à J1 étaient selon l'art antérieur. Les compositions chimiques, en millièmes de % en poids sont indiquées au tableau 1. As a first example , mold parts were made for plastic injection, by machining sheets of thickness from 80 to 500 mm marked A, B, C, D, E, F, F1, G, H, I, J and J1. The sheets marked A to F1 were in accordance with the invention, and, for comparison, the sheets marked G to J1 were according to the prior art. Chemical compositions, in thousandths of% in weights are shown in Table 1.

Toutes les tôles ont été laminées à 1100°C avant d'être soumises à un traitement thermique pour obtenir des duretés toutes comprises entre 385 HB et 420 HB.All the sheets were rolled at 1100 ° C before being subjected to a heat treatment to obtain hardnesses all between 385 HB and 420 HB.

Les épaisseurs d (en mm), les traitements thermiques, les indices de résistivité thermique Kth, les valeurs de conductibilité thermique Cth (en W/m/°K) et les indices de trempabilité Tr (K et Tr sont des indices sans dimension) sont indiqués au tableau 2. Tableau 1 C Si Mn Ni Cr Mo Al Cu Nb V B A 115 45 500 3100 150 310 1100 1050 3 B 105 57 750 3040 160 295 1140 1050 30 3 C 115 85 710 3110 140 305 1110 1600 3 D 130 50 300 2750 130 285 1090 1070 3 E 120 130 850 3020 150 305 1110 1075 55 3 F 100 30 200 2500 100 250 1120 1080 3 F1 130 85 850 2800 1200 300 1120 1080 3 G 130 350 1150 3050 200 290 1100 1060 H 125 65 1520 3100 190 320 1130 1020 I 145 85 1090 3200 210 305 1120 1050 3 J 140 490 1600 3100 850 340 1050 1450 J1 130 350 1500 3000 1000 300 1050 1450 The thicknesses d (in mm), the heat treatments, the thermal resistivity indices Kth, the thermal conductivity values Cth (in W / m / ° K) and the hardenability indices Tr (K and Tr are dimensionless indices) are shown in Table 2. Table 1 VS Yes Mn Or Cr Mo Al Cu Nb V B AT 115 45 500 3100 150 310 1100 1050 3 B 105 57 750 3040 160 295 1140 1050 30 3 VS 115 85 710 3110 140 305 1110 1600 3 D 130 50 300 2750 130 285 1090 1070 3 E 120 130 850 3020 150 305 1110 1075 55 3 F 100 30 200 2500 100 250 1120 1080 3 F1 130 85 850 2800 1200 300 1120 1080 3 G 130 350 1150 3050 200 290 1100 1060 H 125 65 1520 3100 190 320 1130 1020 I 145 85 1090 3200 210 305 1120 1050 3 J 140 490 1600 3100 850 340 1050 1450 D1 130 350 1500 3000 1000 300 1050 1450

Les résultats reportés au tableau 2 montrent que les aciers selon l'invention ont des conductivités thermiques de 10% (E comparé à H) à 60% (F comparé à J) plus fortes que celles des aciers selon l'art antérieur. Ces conductivités thermiques plus fortes permettent d'augmenter significativement la productivité des moules en réduisant la durée des phases de refroidissement au cours des cycles de moulage. On peut également comparer les aciers F1 et l, J et J1 qui permettent tous les quatres de fabriquer des blocs de 900 mm d'épaisseur par refroidissement à l'air. L'acier F1 selon l'invention a une conductibilité thermique supérieure de 30 % à celle des aciers J et J1 conformes à l'art antérieur. De plus, la teneur en manganèse de l'acier F1 est très sensiblement plus faible que celle de ces aciers, ce qui est très favorable à la réduction des ségrégations. L'acier I conforme à l'art antérieur, bien qu'ayant une teneur en silicium faible, a une conductibilité thermique inférieure de plus de 10 % à celle de l'acier F1. Tableau 2 d austénitisation trempe revenu Kth Tr Cth Kth/Tr A 80 950°C air 525°C-2h 10,6 4,5 43 2,3 B 130 chaude de laminage air 525°C-2h 11,4 4,7 40 2,4 C 500 950°C eau 525°C-3h 11,7 4,7 40 2,5 D 200 950°C eau 525°C-3h 9,2 4,1 45 2,2 E 150 950°C air 525°C-2h 12,4 4,8 39 2,6 F 100 950°C eau 525°C-2h 7,8 3,3 47 2,4 F1 900 ? 950°C air ? 525°C-2h 12,1 5,32 39 2,3 G 80 950°C air 525°C-2h 15,7 4,4 34 3,6 H 400 950°C eau 525°C-3h 14,3 4,9 36 2,9 I 130 950°C air 525°C-2h 13,4 5,3 35 2,5 J 150 950°C air 525°C-2h 19,7 5,4 29 3,6 J1 900 950°C air 525°C-2h 17,9 5,2 30 3,4 The results reported in Table 2 show that the steels according to the invention have thermal conductivities of 10% (E compared to H) to 60% (F compared to J) stronger than those of steels according to the prior art. These higher thermal conductivities make it possible to significantly increase the productivity of the molds by reducing the duration of the cooling phases during the molding cycles. We can also compare steels F1 and l, J and J1 which allow all four to make blocks 900 mm thick by air cooling. The steel F1 according to the invention has a thermal conductivity 30% higher than that of the steels J and J1 according to the prior art. In addition, the manganese content of the steel F1 is very significantly lower than that of these steels, which is very favorable for the reduction of segregation. Steel I according to the prior art, although having a low silicon content, has a thermal conductivity lower by more than 10% than that of steel F1. Table 2 d austenitization quenching returned Kth Tr Cth Kth / Tr AT 80 950 ° C air 525 ° C-2h 10.6 4.5 43 2.3 B 130 hot rolling air 525 ° C-2h 11.4 4.7 40 2.4 VS 500 950 ° C water 525 ° C-3h 11.7 4.7 40 2.5 D 200 950 ° C water 525 ° C-3h 9.2 4.1 45 2.2 E 150 950 ° C air 525 ° C-2h 12.4 4.8 39 2.6 F 100 950 ° C water 525 ° C-2h 7.8 3.3 47 2.4 F1 900 ? 950 ° C air ? 525 ° C-2h 12.1 5.32 39 2.3 G 80 950 ° C air 525 ° C-2h 15.7 4.4 34 3.6 H 400 950 ° C water 525 ° C-3h 14.3 4.9 36 2.9 I 130 950 ° C air 525 ° C-2h 13.4 5.3 35 2.5 J 150 950 ° C air 525 ° C-2h 19.7 5.4 29 3.6 D1 900 950 ° C air 525 ° C-2h 17.9 5.2 30 3.4

A titre de deuxième exemple, on a fabriqué des moules pour injection de matières plastiques, devant résister à la corrosion, avec l'acier M selon l'invention, et N conforme à l'art antérieur. Ces aciers ont été laminés sous forme de tôles d'épaisseur 150 mm, puis soumises à un traitement thermique par trempe air et revenu à 550°C pendant 2 heures. Les analyses chimiques, en millièmes de % en poids, sont indiquées au tableau 3, et les caractéristiques obtenues, au tableau 4. Tableau 3 C Si Mn Ni Cr Mo Al Cu Nb V B M 40 50 300 3500 16000 600 2200 1550 N 50 450 1100 4100 16000 550 2100 1450 Tableau 4 HB Kth Tr Cth M 415 10,8 13,0 22 N 430 18,8 14,2 18 As a second example, molds have been made for injection of plastics, having to resist corrosion, with steel M according to the invention, and N according to the prior art. These steels were rolled into 150 mm thick sheets, then subjected to heat treatment by air quenching and returned to 550 ° C for 2 hours. The chemical analyzes, in thousandths of% by weight, are indicated in Table 3, and the characteristics obtained, in Table 4. Table 3 VS Yes Mn Or Cr Mo Al Cu Nb V B M 40 50 300 3500 16000 600 2200 1550 NOT 50 450 1100 4100 16000 550 2100 1450 HB Kth Tr Cth M 415 10.8 13.0 22 NOT 430 18.8 14.2 18

On constate un écart de conductibilité thermique de 20% en faveur de l'acier selon l'invention ce qui conduit aux mêmes avantages que ceux qui ont été indiqués précédemment.There is a difference in thermal conductivity of 20% in favor of the steel according to the invention, which leads to the same advantages as those which have been indicated above.

L'acier selon l'invention est, en général, fabriqué sous forme de tôles laminées ou sous forme de barres ou de larges plats forgés mais il peut, également, être fabriqué sous toute autre forme, et, en particulier, sous forme de fil.The steel according to the invention is, in general, manufactured in the form of rolled sheets or in the form of bars or large forged plates but it can, also, be manufactured in any other form, and, in particular, in the form of wire.

Pour que parties réparées par soudure aient les mêmes propriétés que la masse du moule, aussi bien la conductibilité thermique que les propriétés requises pour la surface de l'empreinte, la réparation par soudure doit, de préférence, être faite avec des fils de soudage de composition voisine de la composition de la masse du moule. Aussi, l'acier selon l'invention est également fabriqué sous forme de fil de soudage.In order for the parts repaired by welding to have the same properties as the mass of the mold, both the thermal conductivity and the properties required for the surface of the cavity, the repair by welding should preferably be made with welding wires of composition close to the composition of the mass of the mold. Also, the steel according to the invention is also manufactured in the form of welding wire.

Claims (18)

Acier, utilisable notamment pour la fabrication de moules pour injection de matières plastiques, caractérisé en ce que sa composition chimique comprend, en poids: $$\text{0,03\% ≤ C ≤ 0,25\%}$$

$$\text{0\% ≤ Si ≤ 0,2\%}$$

$$\text{0\% ≤ Mn ≤ 0,9\%}$$

$$\text{1,5\% ≤ Ni ≤ 5\%}$$

$$\text{0\% ≤ Cr ≤ 18\%}$$

$$\text{0,05\% ≤ Mo + W/2 ≤ 1\%}$$

$$\text{0\% ≤ S ≤ 0,3\%}$$

- au moins un élément pris parmi Al et Cu en des teneurs comprises chacune entre 0,5% et 3%, - éventuellement 0,0005% ≤ B ≤ 0,015%, - éventuellement au moins un élément pris parmi V, Nb, Zr, Ta et Ti, en des teneurs comprises chacune entre 0% et 0,3%, - éventuellement au moins un élément pris parmi Pb, Se, Te et Bi, en des teneurs comprises chacune entre 0% et 0,3%, le reste étant du fer et des impuretés résultant de l'élaboration, notamment de l'azote, la composition chimique satisfaisant, en outre, les relations: $$\text{Kth = 3,8 x C + 9,8 x Si + 3,3 x Mn + 2,4 x Ni +α x Cr + 1,4 x (Mo + W/2) ≤ 15}$$

avec α= 1,4 si Cr < 8%, et α = 0 si Cr ≥ 8%,
et: $$\text{Tr = 3,8 x C + 1,07 x Mn + 0,7 x Ni + 0,57 x Cr +1,58 x (Mo + W/2) + kB ≥ 3,1}$$

avec kB = 0,8 si la teneur en bore est comprise entre 0,0005% et 0,015%, et kB = 0 si non,
et, si Cr ≤ 5 % : $$\text{Kth/Tr ≤ 3}$$

Steel, usable in particular for the manufacture of molds for plastic injection, characterized in that its chemical composition comprises, by weight: $$\text{0.03\% ≤ C ≤ 0.25\%}$$

$$\text{0\% ≤ If ≤ 0.2\%}$$

$$\text{0\% ≤ Mn ≤ 0.9\%}$$

$$\text{1.5\% ≤ Ni ≤ 5\%}$$

$$\text{0\% ≤ Cr ≤ 18\%}$$

$$\text{0.05\% ≤ Mo + W / 2 ≤ 1\%}$$

$$\text{0\% ≤ S ≤ 0.3\%}$$

- at least one element taken from Al and Cu in contents each of between 0.5% and 3%, - possibly 0.0005% ≤ B ≤ 0.015%, - optionally at least one element chosen from V, Nb, Zr, Ta and Ti, in contents each of between 0% and 0.3%, - optionally at least one element taken from Pb, Se, Te and Bi, in contents each of between 0% and 0.3%, the remainder being iron and impurities resulting from the production, in particular nitrogen, the chemical composition satisfying, moreover, the relationships: $$\text{Kth = 3.8 x C + 9.8 x Si + 3.3 x Mn + 2.4 x Ni + α x Cr + 1.4 x (Mo + W / 2) ≤ 15}$$

with α = 1.4 if Cr <8%, and α = 0 if Cr ≥ 8%,
and: $$\text{Tr = 3.8 x C + 1.07 x Mn + 0.7 x Ni + 0.57 x Cr +1.58 x (Mo + W / 2) + kB ≥ 3.1}$$

with kB = 0.8 if the boron content is between 0.0005% and 0.015%, and kB = 0 if not,
and, if Cr ≤ 5%: $$\text{Kth / Tr ≤ 3}$$

Acier selon la revendication 1 caractérisé en ce que: $$\text{Kth = 3,8 x C + 9,8 x Si + 3,3 x Mn + 2,4 x Ni +α x Cr + 1,4 x (Mo + W/2) ≤ 13}$$

Steel according to claim 1 characterized in that: $$\text{Kth = 3.8 x C + 9.8 x Si + 3.3 x Mn + 2.4 x Ni + α x Cr + 1.4 x (Mo + W / 2) ≤ 13}$$

Acier selon la revendication 2 caractérisé en ce que: $$\text{Kth = 3,8 x C + 9,8 x Si + 3,3 x Mn + 2,4 x Ni +α x Cr + 1,4 x (Mo + W/2) ≤ 11}$$

Steel according to claim 2 characterized in that: $$\text{Kth = 3.8 x C + 9.8 x Si + 3.3 x Mn + 2.4 x Ni + α x Cr + 1.4 x (Mo + W / 2) ≤ 11}$$

Acier selon la revendication 1 caractérisé en ce que: $$\text{3,8 x C + 3,3 x Mn + 2,4 x Ni +α x Cr + 1,4 x (Mo + W/2) ≤ 8}$$

avec α= 1,4 si Cr < 8%, et α = 0 si Cr ≥ 8%,Steel according to claim 1 characterized in that: $$\text{3.8 x C + 3.3 x Mn + 2.4 x Ni + α x Cr + 1.4 x (Mo + W / 2) ≤ 8}$$

with α = 1.4 if Cr <8%, and α = 0 if Cr ≥ 8%, Acier selon la revendication 1 caractérisé en ce que: $$\text{Tr = 3,8 x C + 1,07 x Mn + 0,7 x Ni + 0,57 x Cr +1,58 x (Mo + W/2) + kB ≥ 4,1}$$

Steel according to claim 1 characterized in that: $$\text{Tr = 3.8 x C + 1.07 x Mn + 0.7 x Ni + 0.57 x Cr +1.58 x (Mo + W / 2) + kB ≥ 4.1}$$

Acier selon la revendication 1 caractérisé en ce que: $$\text{Kth/Tr ≤ 2,8}$$

Steel according to claim 1 characterized in that: $$\text{Kth / Tr ≤ 2.8}$$

Acier selon la revendication 6 caractérisé en ce que: $$\text{Kth/Tr ≤ 2,5}$$

Steel according to claim 6 characterized in that: $$\text{Kth / Tr ≤ 2.5}$$

Acier selon la revendication 1 caractérisé en ce que sa composition chimique est telle que: $$\text{Mn ≤ 0,7\%}$$

Steel according to claim 1 characterized in that its chemical composition is such that: $$\text{Mn ≤ 0.7\%}$$

Acier selon la revendication 8 caractérisé en ce que sa composition chimique est telle que: $$\text{Mn < 0,5\%}$$

Steel according to claim 8 characterized in that its chemical composition is such that: $$\text{Mn <0.5\%}$$

Acier selon la revendication 1 caractérisé en ce que sa composition chimique est telle que: $$\text{Si ≤ 0,1\%}$$

Steel according to claim 1 characterized in that its chemical composition is such that: $$\text{If ≤ 0.1\%}$$

Acier selon l'une quelconque des revendications 1à 10 caractérisé en ce que: $$\text{Cr ≤ 5\%}$$

Steel according to any one of Claims 1 to 10, characterized in that: $$\text{Cr ≤ 5\%}$$

Acier selon la revendication 11 caractérisé en ce que: $$\text{Cr ≤ 2\%}$$

$$\text{0,0005\% ≤ B ≤ 0,005\%}$$

Steel according to claim 11 characterized in that: $$\text{Cr ≤ 2\%}$$

$$\text{0.0005\% ≤ B ≤ 0.005\%}$$

Acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 8 à 10 caractérisé en ce que: $$\text{Cr ≥ 8\%}$$

Steel according to any one of Claims 1 to 4 and 8 to 10, characterized in that: $$\text{Cr ≥ 8\%}$$

Acier selon la revendication 1 caractérisé en ce que la teneur en azote est inférieure à 0,003 %.Steel according to claim 1 characterized in that the nitrogen content is less than 0.003%. Bloc en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que il a une dimension caractéristique d supérieure ou égale à 20 mm, et en ce que, en tous points, il a une structure martensitique, bainitique ou martensito-bainitique revenue de dureté supérieure à 350 HB.Steel block according to any one of Claims 1 to 14, characterized in that it has a characteristic dimension d greater than or equal to 20 mm, and in that, at all points, it has a martensitic, bainitic or martensito-bainitic structure hardness over 350 HB. Bloc selon la revendication 15 caractérisé en ce que la composition chimique de l'acier est telle que: $$\text{3,8 x C + 1,07 x Mn + 0,7 x Ni + 0,57 x Cr +1,58 x (Mo +W/2) + kB ≥ 2,05 + 1,04 x log(d)}$$

Block according to claim 15 characterized in that the chemical composition of the steel is such that: $$\text{3.8 x C + 1.07 x Mn + 0.7 x Ni + 0.57 x Cr +1.58 x (Mo + W / 2) + kB ≥ 2.05 + 1.04 x log (d)}$$

Bloc selon la revendication 15 caractérisé en ce que la composition chimique de l'acier est telle que: $$\text{3,8 x C + 1,07 x Mn + 0,7 x Ni + 0,57 x Cr +1,58 x (Mo +W/2) + kB ≥ - 0,8 + 1,9 x log(d)}$$

Block according to claim 15 characterized in that the chemical composition of the steel is such that: $$\text{3.8 x C + 1.07 x Mn + 0.7 x Ni + 0.57 x Cr +1.58 x (Mo + W / 2) + kB ≥ - 0.8 + 1.9 x log (d )}$$

Fil de soudage en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.Steel welding wire according to any one of claims 1 to 14.