WO2007063210A1 - Steel for hot tooling, and part produced from said steel, method for the production thereof, and uses of the same - Google Patents

Abstract

The invention relates to steel for hot tooling, the composition of said steel being made up of the following weight percentages: 0.30 % = C = 0.39 %, 4.00 % = Cr = 6.00 %, traces = Si = 0.50 %, traces = Mn = 0.80 %, traces = W = 1.45 %, traces = Co = 2.75 %, 0,80 % = Ni = 2.80 %, 1.50 % = Mo = 2.60 % with 1.50 % = Mo + 0.65W = 3.20 %, 0.55 % = V = 0.80 %, with 0.65 = K = 0.65, where K = K2 - K1 and K2 = 0.75 x (Ni 0.60), K1 = 1.43 x (V 0.40) + 0.63 x [(Mo + 0.65W) 1.20], traces = Al = 0.080 %, traces = S = 0.0040 %, traces = P = 0.0200 %, traces = Ti = 0.05 %, traces = Zr = 0.05 %, traces = Nb = 0.08 %, traces = N = 0.040 %, 10 P + As + 5 Sb + 4 Sn = 0.21 %, traces = O = 30ppm, the remainder being iron and inevitable impurities. The invention also relates to a part produced from said steel, to the method for the production thereof, and to the use of the same.

Description

Acier pour outillage à chaud, et pièce réalisée en cet acier, son procédé de fabrication et ses utilisations. Steel for hot tooling, and part made of this steel, its manufacturing process and its uses.

L'invention concerne le domaine des aciers pour outillage de mise en forme à chaud, utilisables en fonderie et moulage, forgeage, filage ou extrusion.The invention relates to the field of steels for hot forming tools, used in foundry and molding, forging, spinning or extrusion.

Un domaine d'application privilégié mais non exclusif de l'invention est la production de moules de grandes dimensions pour la fonderie sous pression d'alliages légers à base aluminium ou magnésium ou d'alliages cuivreux.A preferred but not exclusive field of application of the invention is the production of large molds for the die casting of light alloys based on aluminum or magnesium or copper alloys.

Au cours de leur emploi, les outillages de mise en forme à chaud sont soumis à des sollicitations cycliques qui les endommagent. Ces sollicitations sont d'origine :During their use, hot forming tools are subjected to cyclic stresses that damage them. These solicitations are of origin:

- mécanique du fait d'efforts directs appliqués par les machines telles que les presses ;- mechanical due to direct forces applied by machines such as presses;

- thermique : les variations brutales de température dues aux contacts alternés avec la matière chaude à transformer, et aux refroidissements par les projections de lubrifiants ou de poteyages, provoquent des gradients de dilatations, qui sont sources de contraintes mécaniques locales.- Thermal: the sudden changes in temperature due to alternating contact with the hot material to be transformed, and cooling by the projection of lubricants or poteyages, cause gradients of expansion, which are sources of local mechanical stresses.

L'endommagement se produit, dans certains cas, par des ruptures brutales qui détruisent instantanément l'outillage lorsque la ténacité de son matériau n'est pas suffisante. Il se produit, en général, par une fissuration qui s'initie lors des premières centaines de cycles d'utilisation et se développe progressivement jusqu'à la ruine effective après quelques dizaines ou centaines de milliers de cycles. Ce processus est désigné par le terme générique de « fatigue thermique ». La résistance à l'endommagement par fatigue thermique requiert une ténacité suffisante à la température correspondant au point le plus froid du cycle thermique. Cette qualité est conventionnellement mesurée par l'énergie de flexion par choc d'éprouvettes normalisées, éprouvettes testées à des températures comprises entre l'ambiante et 150⁰C. Elle requiert aussi des propriétés suffisantes de dureté et de résistance à l'adoucissement en service aux températures les plus chaudes du cycle. La fabrication de moules ou d'outillages de taille importante (par exemple d'épaisseur supérieure à 200mm) impose des propriétés encore améliorées de l'acier qui les constitue. Lors de la trempe, la vitesse de refroidissement étant naturellement modérée par des flux thermiques limités aux surfaces et le souci de l'industriel de ne pas déformer ou rompre les pièces, les aciers de référence ne génèrent pas de structures de trempe à dominante martensitique qui seraient favorables à des propriétés d'emploi optimales. Les diagrammes TRC (trempe en refroidissement continu) décrivent pour chaque composition la nature des phases formées selon les vitesses de refroidissement, mais sont notoirement insuffisants pour rendre compte de la perte de ténacité à l'état trempé-revenu causée par la réduction de la vitesse de trempe.The damage occurs, in some cases, by sudden breaks that destroy the tool instantly when the toughness of its material is not sufficient. It occurs, in general, by a cracking which is initiated during the first hundreds of cycles of use and develops progressively until the effective ruin after a few tens or hundreds of thousands of cycles. This process is referred to as the generic term "thermal fatigue". Resistance to damage by thermal fatigue requires sufficient toughness at the temperature corresponding to the coldest point of the thermal cycle. This quality is conventionally measured by the impact bending energy of standard specimens, test pieces tested at temperatures between ambient and 150 ^° C. It also requires sufficient properties of hardness and resistance to softening in service. at the hottest temperatures of the cycle. The manufacture of molds or large tools (for example thicker than 200mm) imposes further improved properties of the steel that constitutes them. During quenching, the cooling rate being naturally moderated by thermal fluxes limited to the surfaces and the concern of the industrialist not to deform or break the pieces, the reference steels do not generate quenching structures with martensitic dominant properties. would favor optimal employment properties. TRC diagrams describe for each composition the nature of the phases formed according to the cooling rates, but are notoriously insufficient to account for the loss of toughness in the quenched-tempered state caused by the reduction of the velocity. quenching.

Parmi les aciers connus pour cet usage on peut citer :Among the steels known for this use include:

- l'acier AISI H11 qui contient environ C = 0,40%, Si = 0,90%, Mn = 0,40%, Cr = 5%, Mo = 1 ,30%, V ≈ 0,5% ; - l'acier AISI H13 identique au précédent, à ceci près qu'il contient V =- AISI H11 steel which contains approximately C = 0.40%, Si = 0.90%, Mn = 0.40%, Cr = 5%, Mo = 1, 30%, V ≈ 0.5%; - AISI H13 steel identical to the previous one, except that it contains V =

0,95% ;0.95%;

- l'acier W - 1.2367 qui contient environ C = 0,40%, Si = 0,30%, Mn = 0,40%, Cr = 5%, Mo = 2,9%, V = 0,65% ;steel W - 1.2367 which contains approximately C = 0.40%, Si = 0.30%, Mn = 0.40%, Cr = 5%, Mo = 2.9%, V = 0.65%;

- un acier qui est comparable au AISI H11 mais contient Si = 0,3% et accepte Ni = 0,2% (voir le document EP-B1-0 663 018) ; sa composition nominale est C = 0,3-0,4%, Si < 0,8%, Mn < 0,8%, Cr = 4,5-5,8%, Mo = 0,75- 1 ,75%, V < 1 ,3%, W < 1 ,5%, Ni ≤ 0,5%, P < 0,008%, Sb ≤ 0,002%, Sn < 0,003%, As < 0,005%, avec 10P + 5Sb + 4Sn + As < 0,10%.a steel which is comparable to AISI H11 but contains Si = 0.3% and accepts Ni = 0.2% (see EP-B1-0 663 018); its nominal composition is C = 0.3-0.4%, Si <0.8%, Mn <0.8%, Cr = 4.5-5.8%, Mo = 0.75-1.75% , V <1, 3%, W <1.5%, Ni ≤ 0.5%, P <0.008%, Sb ≤ 0.002%, Sn <0.003%, As <0.005%, with 10P + 5Sb + 4Sn + As <0.10%.

Afin d'améliorer les propriétés de ces aciers connus dans le sens de l'obtention d'un meilleur compromis entre dureté, ténacité et stabilité des propriétés en service, notamment de la dureté, des études ont été effectuées. On a ainsi pu élever la résistance à chaud par rapport à l'acier H11 en augmentant les teneurs en Mo et V comme dans les H13 et W-1.2367 cités ci-dessus, mais il en résulte une dégradation de la ténacité. La ténacité est, au contraire, augmentée si on abaisse la teneur en Si, ou si on ajoute du Ni qui améliore aussi la trempabilité. Mais le Ni dégrade la dureté et la limite élastique à chaud. Le but de l'invention est de proposer une nouvelle nuance d'acier pour outillage de mise en forme à chaud réalisant un excellent compromis entre les diverses propriétés que l'on vient de citer.In order to improve the properties of these known steels in the sense of obtaining a better compromise between hardness, toughness and stability of the properties in use, particularly hardness, studies have been carried out. It was thus possible to raise the heat resistance relative to the H11 steel by increasing the contents in Mo and V as in H13 and W-1.2367 cited above, but this results in a degradation of the tenacity. The tenacity is, on the contrary, increased if the Si content is lowered, or if Ni is added which also improves the quenchability. But Ni degrades the hardness and the elastic limit when hot. The object of the invention is to provide a new steel grade for hot forming tooling achieving an excellent compromise between the various properties that have just been mentioned.

A cet effet, l'invention a pour objet un acier pour outillage à chaud, de composition en pourcentages pondéraux :For this purpose, the subject of the invention is a steel for hot tooling, of composition in percentages by weight:

- 0,30% < C < 0,39%- 0.30% <C <0.39%

- 4,00% < Cr < 6,00%- 4.00% <Cr <6.00%

- traces < Si < 0,50%- traces <If <0.50%

- traces < Mn < 0,80% - traces < W ≤ 1 ,45%- traces <Mn <0.80% - traces <W ≤ 1, 45%

- traces < Co < 2,75%- traces <Co <2,75%

- 0,80% < Ni < 2,80%- 0.80% <Ni <2.80%

- 1 ,50% ≤ Mo < 2,60% avec 1 ,50% < Mo + 0,65W < 3,20%- 1, 50% ≤ Mo <2.60% with 1, 50% <Mo + 0.65W <3.20%

- 0,55% < V < 0,80% - avec -0,65 ≤ K ≤ 0,65 où K = K2 - K1 et K2 = 0,75 x (Ni - 0,60)- 0.55% <V <0.80% - with -0.65 ≤ K ≤ 0.65 where K = K2 - K1 and K2 = 0.75 x (Ni - 0.60)

K1 = 1 ,43 x (V - 0,40) + 0,63 x [(Mo + 0,65W) - 1 ,20]K1 = 1.43 x (V - 0.40) + 0.63 x [(Mo + 0.65W) - 1, 20]

- traces < Al ≤ 0,080% - traces ≤ S < 0,0040%- traces <Al ≤ 0.080% - traces ≤ S <0.0040%

- traces ≤ P < 0,0200%- traces ≤ P <0.0200%

- traces ≤ Ti ≤ 0,05%- traces ≤ Ti ≤ 0.05%

- traces ≤ Zr < 0,05%- traces ≤ Zr <0,05%

- traces < Nb < 0,08% - traces ≤ N ≤ 0,040%- traces <Nb <0.08% - traces ≤ N ≤ 0.040%

- 10 P + As + 5 Sb + 4 Sn ≤ 0,21 %- 10 P + As + 5 Sb + 4 Sn ≤ 0.21%

- traces < O ≤ 30ppm le reste étant du fer et des impuretés inévitables. De préférence, 0,33% ≤ C < 0,38%. De préférence, traces < Si ≤ 0,40%.- traces <0 ≤ 30ppm the rest being iron and unavoidable impurities. Preferably, 0.33% ≤ C <0.38%. Preferably, traces <Si ≤ 0.40%.

De préférence, traces < Mn ≤ 0,60%. De préférence, 4,6% < Cr < 6,0%.Preferably, traces <Mn ≤ 0.60%. Preferably 4.6% <Cr <6.0%.

De préférence, 1 ,60%≤Mo <2,00% et 1,60 % ≤Mo + 0,65 W < 2,20%. De préférence, traces < Al < 0,030%. De préférence, traces < S ≤ 0,0010%. De préférence, traces < P < 0,0080%.Preferably, 1.60% ≤Mo <2.00% and 1.60% ≤Mo + 0.65 W <2.20%. Preferably, traces <Al <0.030%. Preferably, traces <S ≤ 0.0010%. Preferably, traces <P <0.0080%.

De préférence, traces < Ti < 0,01%. De préférence, traces < Zr < 0,02%. De préférence, traces < Nb < 0,01%. De préférence, traces < N < 0,01 %. De préférence, 10 P + As + 5 Sb + 4 Sn ≤ 0,10%.Preferably, traces <Ti <0.01%. Preferably, traces <Zr <0.02%. Preferably, traces <Nb <0.01%. Preferably, traces <N <0.01%. Preferably, P + As + 5 Sb + 4 Sn ≤ 0.10%.

De préférence, traces < O ≤ 15ppm. De préférence, - 0,35 < K < 0,35. De préférence :Preferably, traces <O ≤ 15ppm. Preferably - 0.35 <K <0.35. Preferably:

- 0,335% ≤ C < 0,375% - 1 ,50% ≤ Ni ≤ 2,10%- 0.335% ≤ C <0.375% - 1, 50% ≤ Ni ≤ 2.10%

- 1 ,60% ≤ Mo + 0,65 W ≤ 2,20% avec 1 ,60% < Mo < 2,00%- 1, 60% ≤ Mo + 0.65 W ≤ 2.20% with 1, 60% <Mo <2.00%

- 0,62% < V < 0,75%. De préférence :- 0.62% <V <0.75%. Preferably:

- 0,335% < C < 0,375% - 2,00% ≤ Ni < 2,40%- 0.335% <C <0.35% - 2.00% ≤ Ni <2.40%

- 1 ,80% < Mo + 0.65W < 2,90% avec 1,80% < Mo <3,40% et W ≤ ,90%- 1, 80% <Mo + 0.65W <2.90% with 1.80% <Mo <3.40% and W ≤, 90%

- 0,66% < V < 0,76%. De préférence : - 0,335% < C < 0,375%- 0.66% <V <0.76%. Preferably: - 0.335% <C <0.35%

- 0,90% < Ni < 1,50%- 0.90% <Ni <1.50%

- 1 ,50% < Mo + 0,6 W < 1 ,90% avec W < 0,40%- 1, 50% <Mo + 0.6 W <1, 90% with W <0.40%

- 0,55% ≤ V ≤ 0,63%. De préférence: ,335% ≤ C < 0,375%, 4,60% ≤ Cr < 6,00%, traces ≤ Si < 0,40%, traces < Mn < ,60%, traces < W < 1 ,45%, traces < Co ≤ 2,75%, 1 ,50% < Ni ≤ 2,10%, 1,60% < 6 002607- 0.55% ≤ V ≤ 0.63%. Preferably: 335% ≤ C <0.375%, 4.60% ≤ Cr <6.00%, traces ≤ Si <0.40%, traces <Mn <60%, traces <W <1.45%, traces <Co ≤ 2.75%, 1, 50% <Ni ≤ 2.10%, 1.60% < 6 002607

55

Mo + 0,65 W < 2,20% avec 1,60% <Mo<2,00%, 0,62% < V ≤ 0,75%, avec -0,35Mo + 0.65 W <2.20% with 1.60% <Mo <2.00%, 0.62% <V ≤ 0.75%, with -0.35

< K < 0,35, traces < Al < 0,030%, traces < S < 0,0010%, traces ≤ P < 0,0080%, traces ≤ Ti < 0,011%, traces < Zr < 0,02%, traces < Nb < 0,01%, traces < N ≤ 0,01%, traces < O ≤ 15ppm. L'invention a. également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce en acier, caractérisé en ce qu'on prépare ladite pièce en un acier du type précédent et en ce qu'on lui fait subir une austénisation dans l'intervalle de température 1000-1050°C, suivie d'une trempe.<K <0.35, traces <Al <0.030%, traces <S <0.0010%, traces ≤ P <0.0080%, traces ≤ Ti <0.011%, traces <Zr <0.02%, traces < Nb <0.01%, traces <N ≤ 0.01%, traces <O ≤ 15ppm. The invention also relates to a method of manufacturing a steel part, characterized in that said piece is made of a steel of the above type and that it is subjected to austenization in the temperature range 1000-1050 ° C, followed by quenching.

De préférence, l'austénisation a lieu dans l'intervalle 1015-1040⁰C. De préférence, après la trempe, on fait subir à la pièce au moins deux revenus dans l'intervalle de température 550-650⁰C, conférant à ladite pièce une dureté de 42 à 52HRC.Preferably, the austenization takes place in the range 1015-1040 ^° C. Preferably, after quenching, the part is subjected to at least two incomes in the temperature range 550-650 ^° C., conferring on said piece a hardness of 42 to 52HRC.

L'invention a également pour objet une pièce en acier obtenue par le procédé précédent, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une pièce pour outillage de mise en forme à chaud.The invention also relates to a steel piece obtained by the preceding method, characterized in that it is a piece for hot forming tooling.

Ladite pièce peut avoir une épaisseur supérieure ou égale à 200mm. Il peut s'agir d'un moule ou d'une matrice pour la fonderie sous pression d'alliages légers ou cuivreux.Said part may have a thickness greater than or equal to 200mm. It may be a mold or die for the die casting of light or cuprous alloys.

Ladite pièce peut être un outil de forge. Ladite pièce peut être une matrice de forge.Said piece can be a forging tool. Said piece may be a forge die.

Ladite pièce peut être un outil de perçage ou de laminage de tubes d'acier.Said part can be a tool for drilling or rolling steel tubes.

Ladite pièce peut être un outil de formage du verre. Ladite pièce peut être un outil de formage des matières plastiques. Ladite pièce peut être réalisée en un acier où 0,335% < C < 0,375%,Said part can be a tool for forming glass. Said part can be a tool for forming plastics. Said part may be made of steel where 0.335% <C <0.375%,

2,00% < Ni < 2,40%, 1 ,80% < Mo + 0.65W < 2,90% avec 1 ,80% < Mo <3,40% et W < 0,90%, 0,66% ≤ V < 0,76%, et il s'agit d'une filière d'extrusion ou d'un moule de fonderie d'alliage d'aluminium.2.00% <Ni <2.40%, 1, 80% <Mo + 0.65W <2.90% with 1.80% <Mo <3.40% and W <0.90%, 0.66% ≤ V <0.76%, and it is an extrusion die or an aluminum alloy casting mold.

L'invention a également pour objet une utilisation d'une pièce pour outillage à chaud, caractérisée en ce que ladite pièce est en un acier où 0,335%The invention also relates to a use of a tool for hot tooling, characterized in that said part is a steel where 0.335%

< C < 0,375%, 2,00% < Ni < 2,40%, 1 ,80% ≤ Mo + 0.65W < 2,90% avec 1 ,80% ≤ 6<C <0.375%, 2.00% <Ni <2.40%, 1, 80% ≤ Mo + 0.65W <2.90% with 1.80% ≤ 6

Mo <3,40% et W < 0,90%, 0,66% < V < 0,76% et sa température de travail en surface reste inférieure à 68O⁰C.Mo <3.40% and W <0.90%, 0.66% <V <0.76% and its surface working temperature remains below 68O ⁰ C.

L'invention a également pour objet une utilisation d'une pièce pour outillage à chaud, caractérisée en ce que ladite pièce est en un acier où 0,335% ≤ C < 0,375%, 0,90% < Ni _< 1,50%, 1,50% < Mo + 0,6 W < 1,90% avec W < 0,40%, 0,55% < V < 0,63% et sa température de surface en service reste inférieure à 77O⁰C.The invention also relates to a use of a hot tooling part, characterized in that said part is made of a steel in which 0.335% ≤ C <0.375%, 0.90% <Ni <<1.50%, 1.50% <Mo + 0.6 W <1.90% with W <0.40%, 0.55% <V <0.63% and its surface temperature in use remains below 77O ⁰ C.

Comme on l'aura compris, par rapport aux aciers connus que l'on a précédemment cités, notamment celui décrit dans EP-B1-0 663 018, l'invention repose en particulier sur une adaptation simultanée des éléments durcissants et stabilisants que sont Mo et V, et du Ni qui neutralise leurs effets fragilisants. Le couplage de l'ensemble produit une amélioration de la trempabilité, donc améliore la capacité de reproduire sur des pièces de grande taille les propriétés qui n'étaient, jusque là, accessibles que sur des outillages plus petits. L'optimisation selon l'invention de la composition de l'acier a été possible, car les inventeurs se sont d'abord attachés à mesurer de façon effective les flux de chaleur instantanés qui traversent la surface des outillages de mise en forme à chaud au cours de leur utilisation. Ils en ont ensuite déduit par le calcul les contraintes mécaniques transitoires induites par les chocs thermiques qui développent les fissures. Cela a permis de mieux comprendre le comportement mécanique du matériau en service. Ils ont pu établir, grâce à des mesures expérimentales reconstituant sur des échantillons-tests les vitesses de trempe industrielles, et grâce à des simulations thermodynamiques, les liens existant entre la composition de l'acier, les paramètres du traitement thermique préalable à sa mise en œuvre et la microstructure ainsi obtenue. En particulier, ils ont mis en évidence l'importance décisive de l'interdépendance entre la composition et la température de trempe pour l'obtention du compromis recherché entre les diverses propriétés mécaniques importantes dans les aciers pour outillage à chaud. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée en référence aux dessins annexés : - la figure 1 qui montre l'évolution de la fraction de carbures non dissous selon la température d'autorisation pour les compositions de référence (fig. 1a) à 1e)) a une composition selon l'invention (fig.1t>)),As will be understood, with respect to the known steels mentioned above, in particular that described in EP-B1-0 663 018, the invention is based in particular on a simultaneous adaptation of the hardening and stabilizing elements that are Mo and V, and Ni which neutralizes their weakening effects. The coupling of the assembly produces an improvement in hardenability, thus improving the ability to reproduce on large parts properties that were previously accessible only on smaller tools. The optimization according to the invention of the composition of the steel was possible because the inventors first of all endeavored to effectively measure the instantaneous heat fluxes that cross the surface of the hot forming tools at high temperature. during their use. They then deduced by calculation the transient mechanical stresses induced by the thermal shocks that develop the cracks. This allowed to better understand the mechanical behavior of the material in use. They have been able to establish, by means of experimental measurements reconstructing industrial quenching speeds on test samples, and by means of thermodynamic simulations, the links existing between the composition of the steel and the parameters of the heat treatment prior to its implementation. and the resulting microstructure. In particular, they have demonstrated the decisive importance of the interdependence between the composition and the quenching temperature in order to obtain the desired compromise between the various important mechanical properties in hot tool steels. The invention will be better understood on reading the description which follows, given with reference to the appended drawings: FIG 1 shows the evolution of the undissolved carbide fraction according to the temperature of authorization for the reference compositions (FIG 1a) to 1e)) has a composition according to the invention (fig.1t>)) ,

- la figure 2 qui montre les courbes TRC d'un acier de référence (fig.2a)) et d'un acier selon l'invention (fig. 2b)).- Figure 2 shows the curves TRC of a reference steel (Figure 2a)) and a steel according to the invention (Figure 2b)).

- la figure 3 qui montre la comparaison, pour divers échantillons de référence et échantillons selon l'invention, entre les énergies de rupture après une trempe réalisée dans des conditions de laboratoire et une trempe réalisée dans des conditions industrielles. Les essais auxquels on se référera dans la suite de la description ont été effectués sur des échantillons dont les compositions sont exposées dans le tableau 1. Dans ce tableau, les coefficients K2, K1 et K correspondent aux grandeurs suivantes où les teneurs sont exprimées en % pondéraux :FIG. 3 which shows the comparison, for various reference samples and samples according to the invention, between the breaking energies after quenching performed under laboratory conditions and quenching carried out under industrial conditions. The tests to which reference will be made later in the description were made on samples whose compositions are set out in Table 1. In this table, the coefficients K2, K1 and K correspond to the following quantities where the contents are expressed in% weights:

K2 = 0,75 x (Ni - 0,60) K1 = 1 ,43 x (V - 0,40) + 0,63 x [(Mo + 0,65W) - 1 ,20]K2 = 0.75 x (Ni - 0.60) K1 = 1.43 x (V - 0.40) + 0.63 x [(Mo + 0.65W) - 1, 20]

K = K2 - K1 K = K2 - K1

Tableau 1 : Compositions des échantillons testés. Table 1: Compositions of the tested samples.

L'invention repose essentiellement sur l'étude des actions et interactions des éléments Carbone, Chrome, Molybdène, Vanadium et Nickel et de l'influence de la température d'austénisation avant trempe sur les propriétés mécaniques des aciers étudiés.The invention is essentially based on the study of the actions and interactions of the elements Carbon, Chromium, Molybdenum, Vanadium and Nickel and the influence of the austenization temperature before quenching on the mechanical properties of the steels studied.

Influence de la température d'austénisation :Influence of the austenization temperature:

La température d'austénisation arbitre le partage des éléments d'alliage entre les carbures non dissous et la matrice. La dissolution des carbures est d'autant plus avancée que la température s'élève.The austenization temperature arbitrates the sharing of the alloying elements between the undissolved carbides and the matrix. The dissolution of the carbides is all the more advanced as the temperature rises.

Les carbures non dissous doivent subsister en quantité adéquate sur le produit final pour maîtriser la taille de grain. Un grain fin est nécessaire pour garantir les propriétés de ténacité et de résistance à la fatigue.Undissolved carbides must remain in adequate quantity on the final product to control grain size. A fine grain is necessary to guarantee the properties of toughness and resistance to fatigue.

Les éléments d'alliages dissous dans la matrice gouvernent la trempabilité, la résistance au revenu et d'une manière générale l'ensemble des propriétés mécaniques.The alloy elements dissolved in the matrix govern the quenchability, the resistance to the income and generally all the mechanical properties.

Le tableau 2 illustre, pour l'une des compositions étudiées (coulée de référence 10), l'effet de la température de trempe sur la microstructure et les propriétés.Table 2 illustrates, for one of the compositions studied (reference casting 10), the effect of the quenching temperature on the microstructure and the properties.

006/002607

006/002607

1111

Perte de dureté par un 6,5 HRC 4,4 HRC 2,8 HRC 1,7 HRC maintien de 80 heures àLoss of hardness by a 6.5 HRC 4.4 HRC 2.8 HRC 1.7 HRC maintaining 80 hours at

560⁰C (dureté initiale de 47560 ⁰ C (initial hardness of 47

HRC)HRC)

Tableau 2 - Coulée expérimentale Référence 10 : Effet de la température d'austénisation sur la microstructure (distribution des éléments C et V) et les propriétés mécaniques.Table 2 - Experimental casting Reference 10: Effect of the austenization temperature on the microstructure (distribution of elements C and V) and the mechanical properties.

Dans un contexte où les carbures de vanadium se dissolvent très progressivement, l'augmentation de la température d'austénisation provoque, dans ce cas, à la fois une amélioration de la résistance à l'adoucissement à chaud et une perte de ténacité. II apparaît que la définition d'un matériau optimal pour les applications envisagées doit associer impérativement la composition et les conditions d'austénisation. La simulation thermodynamique, par la description des équilibres de phase avec le code de calcul THERMOCALC ^® couramment utilisé par les métallurgistes, apporte des éléments d'information concrets sur le taux de carbures non dissous pour chacun des types VC, M₂₃C6 et, éventuellement, M₆C, Fe₃C, M₂C... La figure 1 a été réalisée à l'aide d'une telle simulation. Elle montre l'évolution de la fraction de carbures non dissous selon la température d'austénisation pour cinq compositions de référence (fig. 1a) à 1e)) et une composition selon l'invention (fig. 1f)). La compétition entre les éléments Mo et V pour fixer le carbone selon leurs types de carbures préférentiels est bien établie. Le nickel éventuellement ajouté n'a qu'un effet de deuxième ordre sur ces mécanismes.In a context where the vanadium carbides dissolve very gradually, the increase in the austenization temperature causes, in this case, both an improvement in resistance to hot softening and a loss of toughness. It appears that the definition of an optimal material for the intended applications must imperatively associate the composition and austenization conditions. The thermodynamic simulation, by describing the phase equilibrium with the THERMOCALC ^® calculation code commonly used by metallurgists, provides concrete information on the undissolved carbide content for each of the types VC, M ₂₃ C6 and possibly , M ₆ C, Fe ₃ C, M ₂ C ... Figure 1 was performed using such a simulation. It shows the evolution of the undissolved carbide fraction according to the austenization temperature for five reference compositions (FIG 1a) to 1e)) and a composition according to the invention (FIG 1f)). The competition between the elements Mo and V to fix the carbon according to their preferred carbide types is well established. The nickel that may be added has only a second-order effect on these mechanisms.

Les observations microstructurales expérimentales sur l'état brut de trempe confirment les tendances prédites par la simulation. Les températures d'austénisation sont optimisées selon les principes suivants :Experimental microstructural observations on the quenching state confirm the trends predicted by the simulation. The austenization temperatures are optimized according to the following principles:

- à une température convenable, les carbures de types M₆C et M23C₆, peu efficaces pour le contrôle de taille de grain, doivent être dissous pour que les éléments métalliques M et le carbone libérés apportent un maximum de potentiel de trempabilité à la matrice.at a suitable temperature, the carbides of types M ₆ C and M 23 C ₆ , which are not very effective for controlling grain size, must be dissolved so that the Metallic elements M and carbon released provide maximum quenchability to the matrix.

- un pourcentage minimal de l'ordre de 0,20% de fraction molaire en carbures de vanadium non dissous selon l'estimation thermodynamique est nécessaire pour garantir l'homogénéité et la finesse du grain ; la température d'austénisation doit rester inférieure au seuil correspondant.a minimum percentage of the order of 0.20% molar fraction of undissolved vanadium carbides according to the thermodynamic estimation is necessary to guarantee the homogeneity and fineness of the grain; the austenization temperature must remain below the corresponding threshold.

- la température de consigne doit prendre en compte une tolérance de plus ou moins 10 à 15 degrés par rapport à cette référence, correspondant à la dispersion habituelle de température dans la charge des fournées industrielles.- the set temperature must take into account a tolerance of plus or minus 10 to 15 degrees with respect to this reference, corresponding to the usual temperature dispersion in the load of industrial batches.

Les températures d'austénisation des diverses compositions ainsi définies sont récapitulées dans le tableau 3The austenization temperatures of the various compositions thus defined are summarized in Table 3

Tableau 3 : Définition des températures idéales d'austénisation pour les diverses coulées expérimentées-Table 3: Definition of Ideal Austenization Temperatures for Various Experiments

Définition des compositions optimisées et mesure des propriétés-clés : Comme on l'a dit, un enjeu essentiel de l'invention consiste à définir un équilibrage entre : 02607Definition of Optimized Compositions and Measurement of Key Properties: As has been said, an essential issue of the invention consists in defining a balancing between: 02607

1313

- d'une part, les éléments Molybdène, Vanadium et optionnellement Tungstène, favorables au durcissement et à la résistance à l'adoucissement en service mais fragilisants,on the one hand, the elements Molybdenum, Vanadium and optionally Tungsten, which are favorable for hardening and resistance to softening in service but weakening,

- d'autre part, le Nickel, favorable à la ténacité mais néfaste à la dureté à-chaud.- On the other hand, Nickel, favorable to toughness but harmful to hot-hardness.

Sachant que les aciers du domaine de l'invention doivent présenter une dureté à chaud suffisante pour éviter les enfoncements et résister à la fatigue, et qu'en première approximation, ils montrent la même relation entre dureté à 20⁰C et dureté à chaud, ils ont été comparés dans des états thermiques trempés et revenus leur conférant la même dureté à 2O⁰C. Les niveaux présélectionnés sont 47, 45, 42 HRC.Knowing that the steels of the field of the invention must have sufficient hot hardness to avoid depressions and resist fatigue, and that, to a first approximation, they show the same relationship between hardness at 20 ^° C. and hardness under heat, they were compared in tempered and tempered thermal states giving them the same hardness at 20 ^° C. The preselected levels are 47, 45, 42 HRC.

Selon une démarche originale et innovante, les mesures ont été réalisées systématiquement et en parallèle à la fois sur des barreaux-éprouvettes de laboratoire susceptibles d'être trempés à une vitesse élevée, et sur des éprouvettes trempées dans un dispositif expérimental reconstituant une vitesse de trempe représentative du traitement de pièces industrielles et choisie comme égale à 22°C par minute en moyenne dans l'intervalle 900/400⁰C.According to an original and innovative approach, the measurements were performed systematically and in parallel both on laboratory test bars that could be quenched at a high speed, and on samples dipped in an experimental device reconstituting a quenching speed. representative of the treatment of industrial parts and chosen as equal to 22 ° C per minute on average in the range 900/400 ⁰ C.

Ces mesures incluent :These measures include:

- la description de l'évolution de la dureté selon la température de revenu pour un double revenu de 2 heures afin de définir les revenus à appliquer pour atteindre les duretés visées ;- the description of the evolution of the hardness according to the temperature of income for a double income of 2 hours in order to define the revenues to be applied to reach the hardnesses aimed;

- la résistance à l'adoucissement mesurée par la perte de dureté provoquée par un maintien de 80 heures à 56O⁰C sur un état initial de dureté 47 HRC ; - la ténacité mesurée par l'énergie de flexion par choc sur des éprouvettes Charpy V, rompues à des températures échelonnées entre +20 et 200⁰C.the softening resistance measured by the loss of hardness caused by holding for 80 hours at 56 ^° C. on an initial state of hardness 47 HRC; - the tenacity measured by the impact energy of impact on Charpy V test pieces, broken at temperatures ranging between +20 and 200 ^° C.

Point de ré-austénisation Ad :Re-austenization point Ad:

En service, ce point ne doit pas être dépassé car les modifications structurales du matériau de la pièce qui en résulteraient provoqueraient une altération notable des propriétés mécaniques. Selon le tableau 4 qui regroupe les résultats les plus représentatifs obtenus sur divers échantillons, il se confirme que les éléments Mo et V n'ont pas d'influence nette ; en revanche le point Ad s'abaisse d'autant plus que la teneur en Nickel est élevée. En conséquence, les compositions à haut Nickel doivent être évitées pour les applications où la température de surface en service est très élevée (cas de certains outils de forge), mais elles restent compatibles avec de multiples applications, comme les moules de fonderie d'alliages légers qui sont soumis à des températures de surface plus modérées.In service, this point should not be exceeded because the structural changes in the material of the part that would result would cause a significant alteration of the mechanical properties. According to Table 4 which groups together the most representative results obtained on various samples, it is confirmed that the elements Mo and V have no clear influence; On the other hand, the point Ad falls further as the nickel content is high. As a result, high nickel compositions should be avoided for applications where the surface temperature in use is very high (some forging tools), but they remain compatible with many applications, such as alloy foundry molds. which are subject to more moderate surface temperatures.

Tableau 4 - Evolution du point de ré-austénisation Ad selon la composition.Table 4 - Evolution of the re-austenization point Ad according to the composition.

Résistance au revenu et à l'adoucissement en service : Le tableau 5 illustre l'effet des éléments d'alliage sur la résistance à l'abaissement de dureté lors de maintiens à haute température.Resistance to tempering and softening in use: Table 5 illustrates the effect of alloying elements on the resistance to hardness reduction at high temperature holdings.

Les duretés de 47 et 42 HRC sont obtenues après deux revenus de chacun deux heures, le premier à 55O⁰C, le second à la température caractéristique figurant dans le tableau. La perte de dureté est mesurée sur un état initial de 47 HRC. Le tableau 5A présente les résultats obtenus sur un échantillon de référence 1 et sur deux échantillons 12, 13 présentant une teneur en nickel plus élevée que la sienne. Le tableau 5B présente les résultats obtenus sur l'échantillon 1 et sur des échantillons 3, 5, 6, 8 présentant des teneurs en Mo et, éventuellement, V, plus élevées que les siennes. Le tableau 5C présente les résultats obtenus sur des échantillons 8 et 22 d'une part, 6 et 26 d'autre part, qui présentent des teneurs en N, Mo et V plus élevées que l'échantillon 1.The hardnesses of 47 and 42 HRC are obtained after two incomes of each two hours, the first at 55O ⁰ C, the second at the characteristic temperature shown in the table. The hardness loss is measured on an initial state of 47 HRC. Table 5A presents the results obtained on a reference sample 1 and on two samples 12, 13 having a higher nickel content than its own. Table 5B shows the results obtained on sample 1 and on samples 3, 5, 6, 8 having Mo contents and, possibly, V, higher than its own. Table 5C shows the results obtained on samples 8 and 22 on the one hand, 6 and 26 on the other hand, which have higher N, Mo and V contents than sample 1.

Tableau 5 - Effet des éléments d'alliages sur la visée de température de revenu et sur l'adoucissement en maintien prolongéTable 5 - Effect of alloying elements on tempering of tempering temperature and softening in prolonged hold

Le tableau 5-A met en évidence l'effet néfaste d'une simple addition de nickel qui abaisse trop nettement la température de revenu pour une visée de dureté et augmente la perte de dureté en maintien prolongé à chaud. Un abaissement de la température de revenu est dommageable en ce que l'acier doit offrir la plus haute température de service possible, située au moins entre 600 et 630⁰C, sous peine de l'adoucir de façon excessive.Table 5-A shows the detrimental effect of a simple addition of nickel which lowers the tempering temperature too much for a hardness target and increases the hardness loss during prolonged hot hold. A lowering of the tempering temperature is harmful in that the steel must offer the highest possible service temperature, situated at least between 600 and 630 ^° C., otherwise it will be softened excessively.

Comme les températures de surface des pièces sont souvent proches de 520-560⁰C en injection d'aluminium et encore plus élevées en forge, ce critère va être important à considérer pour déterminer si une composition donnée est apte ou non à être utilisée pour une application donnée. Le tableau 5-B montre l'effet bénéfique des simples additions deSince the surface temperatures of the pieces are often close to 520-560 ^° C. in aluminum injection and even higher in forging, this criterion will be important to consider in order to determine whether a given composition is suitable or not for use in a given application. Table 5-B shows the beneficial effect of simple additions of

Molybdène et Vanadium pour augmenter la résistance au revenu et à l'adoucissement en service. En revanche, l'abaissement de la vitesse de trempe entre les conditions de laboratoire et les conditions industrielles est néfaste pour ces caractéristiques, ce qui est dû à une trempabilité insuffisante du matériau. La comparaison des couples de composition (8, 22) et (6, 26) au tableau 5-C illustre qu'en conditions de laboratoire, les coulées au nickel offrent une moindre résistance à l'abaissement de la dureté que les coulées à faible teneur en nickel correspondantes, mais qu'avec une trempe industrielle, leurs propriétés deviennent très proches.Molybdenum and Vanadium to increase resistance to income and softening in service. On the other hand, the lowering of the quenching speed between the laboratory conditions and the industrial conditions is detrimental for these characteristics, which is due to insufficient quenchability of the material. Comparing the pairs of compositions (8, 22) and (6, 26) in Table 5-C illustrates that under laboratory conditions, nickel castings less resistance to the lowering of the hardness than the corresponding low-nickel castings, but with industrial quenching, their properties become very close.

En résumé, dans les conditions d'un traitement thermique industriel, l'addition combinée et équilibrée de Nickel, Molybdène et Vanadium confère des propriétés de résistance au revenu et à l'adoucissement par maintien prolongé équivalentes à celle des nuances sans nickel.In summary, under the conditions of an industrial heat treatment, the combined and balanced addition of Nickel, Molybdenum and Vanadium imparted sustained-strength and sustained-hold softening properties equivalent to nickel-free grades.

Ces résultats favorables s'expliquent par le gain significatif de trempabilité illustré selon la figure 2 en annexe qui compare les diagrammes en refroidissement continu TRC de la composition de référence 1 (fig.2a) ayant subi une austénisation à 990⁰C pendant 30 minutes et de la composition 22 selon l'invention (fig.2b) ayant subi une austénisation à 1030⁰C pendant 30 minutes.These favorable results can be explained by the significant quenching gain illustrated in FIG. 2 in the appendix, which compares the continuous cooling diagrams TRC of the reference composition 1 (FIG. 2a) having undergone austenisation at 990 ^° C. for 30 minutes and of the composition 22 according to the invention (FIG. 2b) having undergone austenization at 1030 ^° C. for 30 minutes.

La composition selon l'invention présente des zones perlitique et bainitique nettement décalées vers les basses vitesses de refroidissement par rapport à la composition de référence. En conséquence, sachant que les trempes industrielles usuelles (dont les chemins sont portés en gras sur les fig.2a et 2b) permettent d'atteindre, sur les outillages à traiter, une température de 400⁰C enThe composition according to the invention has pearlitic and bainitic zones clearly shifted towards the low cooling rates compared to the reference composition. Accordingly, knowing the usual industrial tempers (whose paths are carried in bold in fig.2a and 2b) meet on the tools to be treated, a temperature of 400 ⁰ C.

1000 à 5000 secondes selon les tailles de pièces et la situation dans la pièce, la composition selon l'invention permet une transformation martensitique exclusive. Au contraire, la composition de référence impose la formation d'une proportion significative de bainite, ce qui est peu favorable à l'obtention des propriétés visées.1000 to 5000 seconds depending on the size of parts and the situation in the room, the composition according to the invention allows an exclusive martensitic transformation. On the contrary, the reference composition requires the formation of a significant proportion of bainite, which is not conducive to obtaining the properties concerned.

Ténacité :Tenacity:

L'effet défavorable de la diminution de la vitesse de trempe entre les conditions du laboratoire et les conditions industrielles se manifeste de façon encore plus accentuée sur l'énergie de rupture d'éprouvettes de flexion par chocThe adverse effect of the decrease in quenching speed between laboratory conditions and industrial conditions is even more pronounced on the breaking energy of impact bending test specimens.

Charpy V.Charpy V.

Le tableau 6 illustre les tendances représentatives sur une sélection de résultats ; l'addition combinée de Ni, Mo, V pratiquée sur la coulée 21 selon l'invention est favorable à la fois pour obtenir les valeurs de résilience les plus élevées après traitement dans les conditions industrielles et l'abattement le plus faible provoqué par le ralentissement de la vitesse de trempe. Table 6 illustrates the representative trends on a selection of results; the combined addition of Ni, Mo, V made on the casting 21 according to the invention is favorable both for obtaining the highest resilience values after treatment under industrial conditions and the lowest reduction caused by the slowdown the quenching speed.

Tableau 6 - Energie de rupture par choc en périphérie sur éprouvettes Charpy V mesurée pour quelques coulées représentatives avec : R : vitesse de trempe rapide (trempe huile du barreau)Table 6 - Peripheral impact rupture energy on Charpy V test pieces measured for a few representative flows with: R: fast quenching speed (bar oil quenching)

L : vitesse lente (vitesse industrielle reconstituée en laboratoire).L: slow speed (industrial speed reconstituted in the laboratory).

La figure 3 en annexe compare, pour l'ensemble des coulées les valeurs obtenues avec une trempe selon la vitesse industrielle et celles issues d'une trempe rapide pour une même composition du métal, les couples de lots d'éprouvettes subissant ensuite des revenus pour viser des duretés de 42, 45 et 47 HRC et les éprouvettes étant rompues à 20⁰C et 100°C. Chaque point est représentatif d'une dureté et d'une température de rupture de l'éprouvette. Les résultats démontrent que la perte de dureté due à l'abaissement de la vitesse de trempe est très généralement plus limitée pour les compositions selon l'invention. Les tendances exprimées par les essais en laboratoire sont confirmées par des essais sur blocs-outillages traités selon les conditions suivantes :The attached FIG. 3 compares, for all the castings, the values obtained with a quenching according to the industrial speed and those resulting from rapid quenching for the same composition of the metal, the pairs of batches of specimens then being subjected to incomes for target hardnesses of 42, 45 and 47 HRC and the test pieces are broken at 20 ⁰ C and 100 ° C. Each point is representative of a hardness and a rupture temperature of the test piece. The results demonstrate that the loss of hardness due to the lowering of the quenching rate is very generally more limited for the compositions according to the invention. The trends expressed by the laboratory tests are confirmed by tests on tooling blocks treated according to the following conditions:

- Blocs de dimension 570 x 450 x 228 mm- 570 x 450 x 228 mm size blocks

- Positionnement identique dans le four - Trempe dans le même four industriel sous pression de gaz de 5 bars, avec le même débit de gaz- Same positioning in the oven - Tempering in the same industrial furnace under 5 bar gas pressure, with the same gas flow

- Double revenu avec ajustement individuel des températures pour obtention du niveau de dureté de 46 +/- 0.5 HRC.- Double income with individual adjustment of temperatures to obtain the level of hardness of 46 +/- 0.5 HRC.

- Prélèvement d'éprouvettes de flexion par choc Charpy V selon le sens travers : au centre de la grande face près de la peau et au cœur du bloc.- Taking Charpy V shock test tubes in the cross direction: at the center of the large face near the skin and in the center of the block.

Les valeurs moyennes des énergies de flexion par choc regroupées dans le tableau 7 confirment que l'acier 22 selon l'invention présente des propriétés supérieures, en particulier en position cœur de bloc, position représentative d'encore plus fortes tailles de pièces.The average values of the impact bending energies grouped in Table 7 confirm that the steel 22 according to the invention has superior properties, particularly in the block core position, a position representative of even larger coin sizes.

Tableau 7 - Résultats d'Essais de flexion par choc sur des blocs-outils traités dans des conditions industriellesTable 7 - Results of impact bending tests on tool blocks processed under industrial conditions

Tous ces résultats d'essais mécaniques illustrent les effets néfastes de l'abaissement de la vitesse de trempe, notamment :All of these mechanical test results illustrate the detrimental effects of lowering the quenching rate, including:

- l'abaissement de l'énergie de flexion par choc à dureté égale - l'augmentation de la perte de dureté par un maintien prolongé à- the lowering of the impact energy at equal hardness - the increase of the hardness loss by prolonged holding at

560⁰C Néanmoins, l'amplitude de ces altérations n'est pas identique pour toutes les compositions, et il se vérifie que l'addition simultanée et équilibrée des éléments d'alliage selon les règles précisées ci-après la réduit significativement.560 ⁰ C Nevertheless, the amplitude of these alterations is not identical for all the compositions, and it is verified that the simultaneous and balanced addition of the alloying elements according to the rules specified hereinafter reduces it significantly.

Effets des éléments d'alliages :Effects of alloy elements:

Les effets des divers éléments d'alliages et leurs interactions ont pu être évalués par l'étude expérimentale comparative des propriétés des coulées expérimentales et être interprétés par la simulation thermodynamique. Moyennant le respect des principes énoncés ci-dessus concernant les conditions de trempe, les tendances suivantes ont été confirméesThe effects of the various alloying elements and their interactions could be evaluated by the comparative experimental study of the properties of experimental flows and interpreted by thermodynamic simulation. With respect to the principles set out above regarding quenching conditions, the following trends have been confirmed

Le Carbone favorise la trempabilité, augmente la température idéale d'austénisation et détermine la dureté maximale obtenue après revenu vers 55O⁰C. Mais il a un effet néfaste sur la ténacité. Associé à des teneurs élevées en Molybdène ou Vanadium, il peut conduire à la formation de carbures eutectiques néfastes à la microstructure et à la ténacité. Son niveau doit être dans l'intervalle situé entre une valeur d'au moins 0,30%, nécessaire à l'obtention d'une dureté suffisante et de 0,39% au plus, afin d'éviter une fragilité irrémédiable. La gamme optimale est de 0,33-0,38%.Carbon promotes quenchability, increases the ideal temperature of austenization and determines the maximum hardness obtained after income towards 55O ⁰ C. But it has a detrimental effect on toughness. Associated with high levels of Molybdenum or Vanadium, it can lead to the formation of eutectic carbides detrimental to microstructure and toughness. Its level must be in the range between a value of at least 0.30%, necessary to obtain sufficient hardness and 0.39% at most, in order to avoid irreparable fragility. The optimum range is 0.33-0.38%.

Le chrome présente un effet favorable pour la trempabilité. Il participe au durcissement par revenu, et pour les applications privilégiées visées par l'invention, à savoir des pièces de grande taille qui nécessitent une dureté élevée (42 à 52 HRC), cette caractéristique est avantageuse. Cependant les carbures qu'il génère évoluent rapidement vers des formes plus stables et se révèlent peu efficaces pour la résistance à l'abaissement de dureté à température élevée. Il est donc indispensable de compléter l'addition de Cr par d'autres éléments carburigènes comme Mo et V. La teneur en cet élément doit rester limitée entre un minimum de 4,0% nécessaire à la trempabilité et un maximum de 6,0% au- delà duquel son action inhibe partiellement celle du Vanadium et du Molybdène. De préférence, on impose une teneur en Cr de 4,6 à 6%. Le Molybdène améliore la trempabilité. Il s'associe au Chrome dans les mêmes carbures à base Chrome, ce qui contribue à augmenter leur nombre. A de fortes teneurs, il forme des espèces spécifiques M2C, MβC Vis-à-vis des propriétés macroscopiques, il augmente la dureté et la résistance au revenu et diminue la ténacité. Sa teneur est comprise entre 1 ,50 et 2,60%. On doit aussi tenir compte de la possible présence de tungstène comme il sera dit plus loin. De préférence, on a Mo compris entre 1,60 et 2,00 % avec Mo + 0,65W compris entre 1 ,60 et 2,20%.Chromium has a favorable effect on hardenability. It participates in the hardening by income, and for the preferred applications covered by the invention, namely large parts that require a high hardness (42 to 52 HRC), this feature is advantageous. However, the carbides it generates evolve rapidly to more stable forms and are not very effective for resistance to lowering hardness at high temperature. It is therefore essential to supplement the addition of Cr with other carburigenic elements such as Mo and V. The content of this element must remain limited between a minimum of 4.0% necessary for quenchability and a maximum of 6.0% beyond which its action partially inhibits that of Vanadium and Molybdenum. Preferably, a Cr content of 4.6 to 6% is imposed. Molybdenum improves the hardenability. It combines with Chrome in the same carbides based on Chrome, which helps to increase their number. At high levels, it forms specific species M2C, MβC with respect to Macroscopic properties, it increases hardness and resistance to income and decreases toughness. Its content is between 1, 50 and 2.60%. We must also take into account the possible presence of tungsten as will be discussed later. Preferably, Mo is between 1.60 and 2.00% with Mo + 0.65W between 1.60 and 2.20%.

Le Vanadium forme des carbures spécifiques de type VC qui, dans le domaine couvert par les coulées expérimentales, sont prédominants parmi les précipités non dissous à la température d'austénisation et assurent ainsi le non- grossissement du grain. Au cours du revenu pratiqué après trempe, de nouvelles générations de carbures micro et nanométriques précipitent et, par leur interaction avec les défauts cristallins de la martensite, participent activement au durcissement secondaire et à la résistance à l'adoucissement en service sous l'effet de la température et des efforts cycliques. Un excès de ces carbures formés au revenu provoque, en revanche, une fragilisation marquée. Dans le cadre dés compositions étudiées, et en respectant les principes édictés pour le choix de la température d'austénisation, la teneur en vanadium doit être impérativement comprise entre 0,55% et 0,75%.Vanadium forms specific VC-type carbides which, in the field covered by experimental flows, are predominant among the undissolved precipitates at the austenization temperature and thus ensure non-magnification of the grain. During quenching, new generations of micro and nano carbides precipitate and, through their interaction with crystalline martensite defects, actively participate in secondary hardening and in-service softening resistance. temperature and cyclic efforts. An excess of these carbides formed on the income causes, on the other hand, a marked embrittlement. In the context of compositions studied, and respecting the principles enacted for the choice of the austenization temperature, the vanadium content must be between 0.55% and 0.75%.

Le Nickel a un effet négatif sur la dureté à l'état traité ; il diminue la température de revenu à appliquer pour obtenir une dureté visée, et la résistance à l'adoucissement lors de maintiens aux températures de service. Par ailleurs une teneur excessive de l'ordre de 3% abaisse de manière trop marquée le point de ré-austénisation dans le domaine des températures d'emploi, ce qui doit être impérativement évité. En revanche, le Nickel augmente la trempabilité, en particulier pour des teneurs de 1 à 3% et améliore significativement la ténacité. On considère que dans le cadre de l'invention, la teneur en Ni est comprise entre 0,80 et 2,80%. Les effets négatifs sur la dureté d'une forte addition de Ni peuvent être compensés par des additions de Cr, Mo, V et W dans les limites prescrites.Nickel has a negative effect on the hardness in the treated state; it decreases the tempering temperature to be applied to obtain a target hardness, and resistance to softening during maintenance at service temperatures. Moreover an excessive content of the order of 3% too lowly reduces the point of re-austenization in the field of operating temperatures, which must be absolutely avoided. On the other hand, Nickel increases the quenchability, in particular for contents of 1 to 3% and significantly improves the toughness. It is considered that in the context of the invention, the Ni content is between 0.80 and 2.80%. Negative effects on the hardness of a strong addition of Ni can be compensated by additions of Cr, Mo, V and W within the prescribed limits.

Le tungstène peut constituer un élément d'addition optionnel, dans la limite de 1 ,45% maximum et dans des conditions telles que Mo + 0.65W est compris entre 1 ,50 et 3,20 % avec Mo compris entre 1,50 et 2,60%, de préférence entre 1 ,60 et 2,20% avec Mo compris entre 1 ,60 et 2,00%. En effet, le tungstène complète l'action du Molybdène avec un rapport d'équivalence de 1% 006/002607Tungsten may constitute an optional addition element, within the limit of 1.45% maximum and under conditions such that Mo + 0.65W is between 1.50 and 3.20% with Mo between 1.50 and 2. , 60%, preferably between 1.60 and 2.20% with Mo between 1, 60 and 2.00%. Indeed, tungsten completes the action of molybdenum with an equivalence ratio of 1% 006/002607

22 pour 0,65% de Mo. Cet ajout de tungstène provoque des effets négatifs limités sur la ténacité et la trempabilité, et positifs sur la résistance à l'adoucissement à chaud, en particulier pour des températures d'essai supérieures à 560⁰C, par exemple 600⁰C. Le Cobalt peut être ajouté jusqu'à une limite supérieure de 2,75%. Il présente un effet favorable pour la résistance à l'adoucissement, en particulier pour des températures de séjour de l'ordre de 600⁰C, mais son action est néfaste pour la trempabilité. Compte tenu du prix élevé de cet élément d'addition, son usage ne parait pas devoir être particulièrement recommandé. Par ailleurs, l'obtention d'un compromis idéal de propriétés d'emploi exige que les additions simultanées de Molybdène, Vanadium, Nickel, et éventuellement Tungstène soient équilibrées et respectent les relations suivantes :This addition of tungsten causes limited negative effects on toughness and quenchability, and positive on resistance to hot softening, especially for test temperatures above 560 ⁰ C. for example 600 ^° C. Cobalt can be added up to an upper limit of 2.75%. It has a favorable effect on the resistance to softening, in particular for residence temperatures of the order of 600 ^° C., but its action is detrimental to the quenchability. Given the high price of this element of addition, its use does not seem to be particularly recommended. Moreover, obtaining an ideal compromise of use properties requires that the simultaneous additions of molybdenum, vanadium, nickel and possibly tungsten be balanced and respect the following relations:

K compris entre - 0,65 et +0,65, de préférence entre -0,35 et +0,35, optimalement aussi proche de zéro que possible, avec :K between -0.65 and +0.65, preferably between -0.35 and +0.35, optimally as close to zero as possible, with:

K = K2 - K1K = K2 - K1

K2 = 0.75 x ( %Ni - 0.60)K2 = 0.75 x (% Ni - 0.60)

K1 = 1.43 x ( %V - 0.40) + 0.63 x [ %Mo + (0.65 x %W) - 1.20]K1 = 1.43 x (% V - 0.40) + 0.63 x [% Mo + (0.65 x% W) - 1.20]

On a vu que le tableau 1 regroupe les valeurs des coefficients K1 , K2, K pour l'ensemble des coulées.We have seen that Table 1 groups the values of the coefficients K1, K2, K for all the flows.

Les meilleurs résultats sont obtenus lorsqu'on a simultanément les conditions suivantes :The best results are obtained when the following conditions are simultaneously:

0,335% < C < 0,375% ; et 1 ,50% < Ni < 2,10% ; et 1 ,60% < Mo + 0.65W < 2,00%, avec Mo ≥ 1 ,60 % ; et 0,62% ≤V < 0,75%.0.335% <C <0.35%; and 1.50% <Ni <2.10%; and 1.60% <Mo + 0.65W <2.00%, with Mo ≥ 1, 60%; and 0.62% ≤V <0.75%.

Pour des applications plus particulières on peut également recommander les conditions suivantes simultanées :For more specific applications we can also recommend the following simultaneous conditions:

- 0,335% < C < 0,375% et 2,00% < Ni < 2,40% et 1 ,80% < Mo + 0.65W < 2,90% avec 1 ,80 < Mo < 2,40% et W < 0,90% 6 0026070.335% <C <0.375% and 2.00% <Ni <2.40% and 1.80% <Mo + 0.65W <2.90% with 1.80 <Mo <2.40% and W <0 90% 6 002607

23 et 0,66% < V ≤ 0,76% lorsqu'on désire obtenir une trempabilité remarquable pour la fabrication de pièces de grande taille réservées à des applications pour lesquelles, compte tenu de l'abaissement du point de transformation A1 par le Ni, la température de travail en surface reste inférieure à 680°C, par exemple les applications de filières d'extrusion ou de moules de fonderie d'alliages d'AI ;23 and 0.66% <V ≤ 0.76% when it is desired to obtain a remarkable hardenability for the manufacture of large parts reserved for applications for which, in view of the lowering of the A1 transformation point by Ni the surface working temperature remains below 680 ° C, for example extrusion die applications or foundry molds of AI alloys;

- 0,335% < C < 0,375% et 0,90% ≤ Ni ≤ 1 ,50% et 1 ,50% < Mo + 0,65 W < 1 ,90% avec W < 0,40% et 0,55% < V < 0,63% lorsqu'on désire des propriétés remarquables pour des pièces de taille moyenne et aptes à des applications pour lesquelles la température de surface en service reste inférieure à 77O⁰C.0.335% <C <0.375% and 0.90% ≤ Ni ≤ 1, 50% and 1, 50% <Mo + 0.65 W <1, 90% with W <0.40% and 0.55% < V <0.63% when remarkable properties are desired for medium sized pieces and suitable for applications for which the surface temperature in use remains below 77O ⁰ C.

Par ailleurs, d'autres éléments que l'on va citer doivent ou peuvent être présents dans des limites précises.Moreover, other elements that will be mentioned must or may be present within precise limits.

Le Silicium, par son effet néfaste sur la ténacité, doit être maintenu à un niveau bas compatible avec des conditions d'élaboration industrielle économiques ; une limite de 0,50% et préférentiellement de 0,40% ne doit pas être dépassée. Le Manganèse, favorable à la trempabilité, mais néfaste pour la ténacité, ne doit pas être présent à une teneur supérieure à 0,80%, mieux 0,60%.Silicon, by its adverse effect on toughness, must be kept at a low level compatible with economic conditions of industrial development; a limit of 0.50% and preferably 0.40% must not be exceeded. Manganese, favorable to hardenability, but harmful for toughness, should not be present at a level greater than 0.80%, better 0.60%.

Les éléments Soufre, Phosphore, Arsenic, Etain, Antimoine, TitaneElements Sulfur, Phosphorus, Arsenic, Tin, Antimony, Titanium

Zirconium, Niobium, Azote défavorables à la ténacité et susceptibles d'induire une fragilisation en service doivent être limités aux teneurs les plus basses compatibles avec les contraintes industrielles et économiques. Les teneurs maximales admissibles sont :Zirconium, Niobium, Nitrogen unfavorable to the tenacity and likely to induce a weakening in service must be limited to the lowest contents compatible with the industrial and economic constraints. The maximum permissible levels are:

- pour S : 0,0040%, mieux 0,0010%- for S: 0.0040%, better 0.0010%

- pour P : 0,0200%, mieux 0,0080%- for P: 0.0200%, better 0.0080%

- pour Ti : 0,05%, mieux 0,01% - pour Zr : 0,05%, mieux 0,02%- for Ti: 0.05%, better 0.01% - for Zr: 0.05%, better 0.02%

- pour Nb : 0,08%, mieux 0,01%- for Nb: 0.08%, better 0.01%

- pour N : 0,0400%, mieux 0,0100% 02607- for N: 0.0400%, better 0.0100% 02607

2424

De plus, les teneurs en P, As, Sb, Sn doivent respecter la relation suivante :In addition, the contents of P, As, Sb, Sn must respect the following relation:

10 P + As + 5 Sb + 4 Sn < 0,21%, mieux < 0,10%.10 P + As + 5 Sb + 4 Sn <0.21%, better <0.10%.

La teneur en Aluminium doit être comprise entre des traces et 0,080%, mieux entre des traces et 0,030%. Sa fonction est de désoxyder l'acier, en limitant ainsi la quantité d'inclusions d'oxydes susceptibles, notamment, de dégrader la résistance à la fatigue de l'acier. Dans cette perspective et simultanément, la teneur en Oxygène ne doit pas dépasser 30 ppm, mieux 15 ppm. Une teneur élevée en Al diminue la teneur en O dissous dans l'acier liquide, mais elle rend aussi l'acier liquide plus sensible aux réoxydations atmosphériques pendant la coulée et augmente donc le risque de former des inclusions oxydées néfastes.The aluminum content must be between traces and 0.080%, better between traces and 0.030%. Its function is to deoxidize the steel, thus limiting the amount of oxide inclusions likely, in particular, to degrade the fatigue strength of the steel. In this perspective and simultaneously, the oxygen content should not exceed 30 ppm, better 15 ppm. High Al content decreases the dissolved O content in the molten steel, but also renders the liquid steel more susceptible to atmospheric reoxidation during casting and thus increases the risk of forming harmful oxidized inclusions.

De manière générale, les aciers selon l'invention peuvent relever de deux niveaux de qualité. Un niveau de qualité « standard » est atteint lorsque la composition ne se situe pas impérativement dans les fourchettes optimales que l'on a définies plus haut pour tous les éléments. L'amélioration par rapport à l'art antérieur réside alors avant tout dans les propriétés de trempabilité. Celles-ci autorisent la fabrication de produits de forte taille avec une dureté élevée et homogène dans la totalité de la section des produits.In general, the steels according to the invention can be of two quality levels. A "standard" quality level is reached when the composition is not imperatively within the optimum ranges defined above for all elements. The improvement over the prior art lies above all in the hardenability properties. These allow the manufacture of large products with a high and homogeneous hardness throughout the product section.

Un niveau de qualité « supérieur » est atteint lorsque tous les éléments se situent dans les gammes de teneurs optimales définies plus haut.A "superior" quality level is reached when all the elements are within the optimal concentration ranges defined above.

Dans ces conditions, en plus de la trempabilité améliorée, on obtient une ténacité élevée qui procure, en conjonction avec la dureté élevée, une grande résistance à la fatigue thermique et à la rupture brutale.Under these conditions, in addition to the improved hardenability, a high tenacity is obtained which, in conjunction with the high hardness, provides a high resistance to thermal fatigue and sudden failure.

Pour obtenir de tels résultats, il faut avoir recours à une élaboration incluant, après l'affinage primaire au four électrique et en poche, une refusion d'électrode consommable par les procédés de refusion à l'arc sous vide (VAR) ou de refusion sous laitier électroconducteur (ESR), rendant notamment accessibles les très basses teneurs en O visées. Egalement, comme il est habituel sur ces types d'acier, il faut prévoir sur l'acier coulé un processus thermomécanique de corroyage et de recuit conférant à l'acier une structure compacte, coalescée, fine FR2006/002607To obtain such results, it is necessary to resort to an elaboration including, after the primary refinement in the electric furnace and in pocket, a refusion of consumable electrode by the methods of remelting with the arc under vacuum (VAR) or remelting electrically conductive slag (ESR), making particularly accessible the very low levels of O targeted. Also, as is usual on these types of steel, it is necessary to provide on the cast steel a thermomechanical process of wrought and annealing giving steel a compact structure, coalesced, fine FR2006 / 002607

25 et homogène, en conjonction avec des conditions de solidification générant des dendrites petites et peu ségrégées.And homogeneous, in conjunction with solidification conditions generating small and poorly segregated dendrites.

Parmi les pièces que l'on peut fabriquer à partir de l'acier selon l'invention élaboré comme on l'a décrit figurent notamment les pièces pour outillage de mise en forme à chaud en général, et notamment,Among the parts that can be made from the steel according to the invention developed as described include in particular the parts for hot forming tools in general, and in particular,

- les moules ou matrices pour fonderie sous pression d'alliages légers ou d'alliages cuivreux ;- molds or dies for die casting of light alloys or copper alloys;

- les matrices de forge ;- forging dies;

- les outils de perçage et le laminage des tubes d'acier ; - les outils de formage du verre et des matières plastiques.- drilling tools and rolling of steel tubes; - tools for forming glass and plastics.

L'invention trouve une application privilégiée dans la fabrication de telles pièces dont l'épaisseur est de 200 mm et davantage. The invention finds a preferred application in the manufacture of such parts whose thickness is 200 mm and more.

Claims

T/FR2006/00260726REVENDICATIONS T / FR2006 / 00260726REVENDICATIONS

1. Acier pour outillage à chaud, de composition en pourcentages pondéraux :1. Hot tool steel, of composition in percentages by weight:

- 0,30% < C < 0,39% - 4,00% < Cr < 6,00%- 0.30% <C <0.39% - 4.00% <Cr <6.00%

- traces < Si < 0,50%- traces <If <0.50%

- traces < Mn < 0,80%- traces <Mn <0.80%

- traces < W < 1 ,45%- traces <W <1, 45%

- traces < Co < 2,75% - 0,80% < Ni < 2,80%- traces <Co <2.75% - 0.80% <Ni <2.80%

- 1 ,50% < Mo < 2,60% avec 1 ,50% < Mo + 0,65W < 3,20%- 1, 50% <Mo <2.60% with 1, 50% <Mo + 0.65W <3.20%

- 0,55% ≤V < 0,80%- 0.55% ≤V <0.80%

- avec -0,65 < K < 0,65 où K = K2 - K1 et K2 = 0,75 x (Ni - 0,60)with -0.65 <K <0.65 where K = K2 - K1 and K2 = 0.75 x (Ni - 0.60)

K1 = 1 ,43 x (V - 0,40) + 0,63 x [(Mo + 0,65W) - 1 ,20]K1 = 1.43 x (V - 0.40) + 0.63 x [(Mo + 0.65W) - 1, 20]

- traces < Al < 0,080%- traces <Al <0.080%

- traces < S < 0,0040%- traces <S <0.0040%

- traces < P < 0,0200% - traces < Ti < 0,05%- traces <P <0.0200% - traces <Ti <0.05%

- traces < Zr < 0,05%- traces <Zr <0,05%

- traces < Nb < 0,08%- traces <Nb <0.08%

- traces < N < 0,040%- traces <N <0.040%

- 10 P + As + 5 Sb + 4 Sn < 0,21% - traces < O < 30ppm le reste étant du fer et des impuretés inévitables.- 10 P + As + 5 Sb + 4 Sn <0.21% - traces <0 <30ppm the rest being iron and unavoidable impurities.

2. Acier selon la revendication 1 , caractérisé en ce que 0,33% < C < 0,38%.2. Steel according to claim 1, characterized in that 0.33% <C <0.38%.

3. Acier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que traces < Si < 0,40%. 3. Steel according to claim 1 or 2, characterized in that traces <Si <0.40%.

4. Acier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que traces < Mn < 0,60%.4. Steel according to one of claims 1 to 3, characterized in that traces <Mn <0.60%.

5. Acier selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que 4,6% < Cr < 6,0%. 5. Steel according to one of claims 1 to 4, characterized in that 4.6% <Cr <6.0%.

6. Acier selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce queSteel according to one of Claims 1 to 5, characterized in that

1 ,60% < Mo < 2,00% et 1,60 % < Mo + 0,65 W < 2,20%.1, 60% <Mo <2.00% and 1.60% <Mo + 0.65 W <2.20%.

7. Acier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que traces < Al < 0,030%.7. Steel according to one of claims 1 to 6, characterized in that traces <Al <0.030%.

8. Acier selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que traces < S < 0,0010%.8. Steel according to one of claims 1 to 7, characterized in that traces <S <0.0010%.

9. Acier selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que traces < P < 0,0080%.9. Steel according to one of claims 1 to 8, characterized in that traces <P <0.0080%.

10. Acier selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que traces < Ti < 0,01%. 10. Steel according to one of claims 1 to 9, characterized in that traces <Ti <0.01%.

11. Acier selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que traces < Zr < 0,02%.11. Steel according to one of claims 1 to 10, characterized in that traces <Zr <0.02%.

12. Acier selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que traces < Nb < 0,01%.12. Steel according to one of claims 1 to 11, characterized in that traces <Nb <0.01%.

13. Acier selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que traces ≤ N < 0,01%.13. Steel according to one of claims 1 to 12, characterized in that traces ≤ N <0.01%.

14. Acier selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que 10 P + As + 5 Sb + 4 Sn < 0,10%.14. Steel according to one of claims 1 to 13, characterized in that 10 P + As + 5 Sb + 4 Sn <0.10%.

15. Acier selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que traces ≤ O ≤ 15ppm. 15. Steel according to one of claims 1 to 14, characterized in that traces ≤ O ≤ 15ppm.

16. Acier selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce queSteel according to one of Claims 1 to 15, characterized in that

- 0,35 < K ≤ 0,35.- 0.35 <K ≤ 0.35.

17. Acier selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce queSteel according to one of claims 1 to 16, characterized in that

- 0,335% ≤ C ≤ 0,375% - 1,50% < Ni ≤ 2,10% - 1 ,60% < Mo + 0,65 W < 2,20% avec 1 ,60% ≤Mo < 2,00%- 0.335% ≤ C ≤ 0.375% - 1.50% <Ni ≤ 2.10% - 1, 60% <Mo + 0.65 W <2.20% with 1, 60% ≤Mo <2.00%

- 0,62% < V < 0,75%. - 0.62% <V <0.75%.

18. Acier selon l'une des revendications 1 à 5, 7 à 16, caractérisé en ce queSteel according to one of Claims 1 to 5, 7 to 16, characterized in that

- 0,335% ≤ C ≤ 0,375%- 0.335% ≤ C ≤ 0.375%

- 2,00% ≤ Ni ≤ 2,40% - 1,80% < Mo + 0.65W ≤ 2,90% avec 1,80% ≤ Mo ≤ 3,40% et W ≤- 2.00% ≤ Ni ≤ 2.40% - 1.80% <Mo + 0.65W ≤ 2.90% with 1.80% ≤ Mo ≤ 3.40% and W ≤

0,90%0.90%

- 0,66% ≤V ≤ 0,76%.- 0.66% ≤V ≤ 0.76%.

19. Acier selon l'une des revendications 1 à 5, 7 à 16, caractérisé en ce que - 0,335% ≤ C ≤ 0,375%19. Steel according to one of claims 1 to 5, 7 to 16, characterized in that - 0.335% ≤ C ≤ 0.375%

- 0,90% ≤ Ni < 1,50%- 0.90% ≤ Ni <1.50%

- 1 ,50% ≤ Mo + 0,6 W ≤ 1 ,90% avec W < 0,40% - 0,55% ≤V ≤ 0,63%.- 1, 50% ≤ Mo + 0.6 W ≤ 1, 90% with W <0.40% - 0.55% ≤V ≤ 0.63%.

20. Acier selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que : 0,335% ≤ C ≤ 0,375%, 4,60% ≤ Cr ≤ 6,00%, traces ≤ Si ≤ 0,40%, traces ≤ Mn ≤20. Steel according to one of claims 1 to 17, characterized in that: 0.335% ≤ C ≤ 0.375%, 4.60% ≤ Cr ≤ 6.00%, traces ≤ Si ≤ 0.40%, traces ≤ Mn ≤

0,60%, traces ≤ W ≤ 1,45%, traces ≤ Co ≤ 2,75%, 1,50% ≤ Ni ≤ 2,10%, 1,60% ≤ Mo + 0,65 W ≤ 2,20% avec 1 ,60% < Mo ≤ 2,00%, 0,62% ≤ V ≤ 0,75%, avec - 0,35 ≤ K ≤ 0,35, traces ≤ Al ≤ 0,030%, traces ≤ S ≤ 0,0010%, traces ≤ P ≤ 0,0080%, traces ≤ Ti ≤ 0,011%, traces ≤ Zr ≤ 0,02%, traces ≤ Nb ≤ 0,01%, traces ≤ N ≤ 0,01 %, traces ≤ O ≤ 15ppm.0.60%, traces ≤ W ≤ 1.45%, traces ≤ Co ≤ 2.75%, 1.50% ≤ Ni ≤ 2.10%, 1.60% ≤ Mo + 0.65 W ≤ 2.20 % with 1, 60% <Mo ≤ 2.00%, 0.62% ≤ V ≤ 0.75%, with - 0.35 ≤ K ≤ 0.35, traces ≤ Al ≤ 0.030%, traces ≤ S ≤ 0 , 0010%, traces ≤ P ≤ 0.0080%, traces ≤ Ti ≤ 0.011%, traces ≤ Zr ≤ 0.02%, traces ≤ Nb ≤ 0.01%, traces ≤ N ≤ 0.01%, traces ≤ O ≤ 15ppm.

21. Procédé de fabrication d'une pièce en acier, caractérisé en ce qu'on prépare ladite pièce en un acier selon l'une des revendications 1 à 20 et en ce qu'on lui fait subir une austénisation dans l'intervalle de température 1000- 1050⁰C, suivie d'une trempe. 21. A method of manufacturing a steel part, characterized in that said piece is made of a steel according to one of claims 1 to 20 and that it is subjected to austenization in the temperature range. 1000-1050 ^° C., followed by quenching.

22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'austénisation a lieu dans l'intervalle 1015-1040⁰C.22. Process according to claim 21, characterized in that the austenisation takes place in the range 1015-1040 ^° C.

23. Procédé selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce qu'après la trempe, on fait subir à la pièce au moins deux revenus dans l'intervalle de température 550-650⁰C, conférant à ladite pièce une dureté de 42 à 52HRC. 23. The method of claim 21 or 22, characterized in that after quenching, the piece is subjected to at least two incomes in the temperature range 550-650 ⁰ C, giving said piece a hardness of 42 to 52HRC.

24. Pièce en acier obtenue par le procédé selon l'une des revendications 21 à 23, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une pièce pour outillage de mise en forme à chaud.24. Steel part obtained by the method according to one of claims 21 to 23, characterized in that it is a piece for hot forming tooling.

25. Pièce selon la revendication 24, caractérisée en ce que ladite pièce a une épaisseur supérieure ou égale à 200mm.25. Part according to claim 24, characterized in that said piece has a thickness greater than or equal to 200mm.

26. Pièce selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce qu'il s'agit d'un moule ou d'une matrice pour la fonderie sous pression d'alliages légers ou cuivreux.26. Part according to claim 24 or 25, characterized in that it is a mold or die for the die casting of light alloys or cuprous alloys.

27. Pièce selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce qu'il s'agit d'un outil de forge.27. Part according to claim 24 or 25, characterized in that it is a forging tool.

28. Pièce selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une matrice de forge.28. Part according to claim 24 or 25, characterized in that it is a forging die.

29. Pièce selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce qu'il s'agit d'un outil de perçage ou de laminage de tubes d'acier. 29. Part according to claim 24 or 25, characterized in that it is a tool for drilling or rolling steel tubes.

30. Pièce selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce qu'il s'agit d'un outil de formage du verre.30. Part according to claim 24 or 25, characterized in that it is a tool for forming the glass.

31. Pièce selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce qu'il s'agit d'un outil de formage des matières plastiques.31. Part according to claim 24 or 25, characterized in that it is a tool for forming plastics.

32. Pièce selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un acier selon la revendication 18, et en ce qu'il s'agit d'une filière d'extrusion ou d'un moule de fonderie d'alliage d'aluminium.32. Part according to claim 24 or 25, characterized in that it is made of a steel according to claim 18, and in that it is an extrusion die or a casting mold of 'aluminum alloy.

33. Utilisation d'une pièce selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce que ladite pièce est en un acier selon la revendication 18 et en ce que sa température de travail en surface reste inférieure à 680⁰C. 33. Use of a part according to claim 24 or 25, characterized in that said part is made of a steel according to claim 18 and in that its surface working temperature remains below 680 ^° C.

34. Utilisation d'une pièce selon la revendication 24 ou 25, caractérisée en ce que ladite pièce est en un acier selon la revendication 19 et en ce que sa température de surface en service reste inférieure à 77O⁰C. 34. Use of a part according to claim 24 or 25, characterized in that said part is a steel according to claim 19 and in that its surface temperature in use remains below 77O ⁰ C.