TITRE : Alliage de fer et pièce pour véhicule automobile comprenant ledit alliage

Domaine technique

La présente invention concerne de manière générale les alliages de fer, notamment les alliages de fer destinés à être intégrés au sein d’un véhicule automobile.

En particulier, l’invention concerne un alliage de fer spécifique, une pièce pour véhicule automobile comprenant ledit alliage de fer et un véhicule automobile comprenant ladite pièce.

Etat de la technique

Lorsque le rotor de freinage et la plaquette de frein rentrent en contact lors du freinage, des particules fines sont émises. Ces particules issues du freinage sont nuisibles pour la santé et font l’ objet d’une attention particulière de la commission européenne.

Plus précisément, les particules issues du freinage proviennent de l’usure de la piste du rotor de freinage et de la plaquette de frein en contact l’une de l’ autre.

A l’heure actuelle, les rotors de freinage sont en fonte, c’ est-à-dire un matériau qui est un alliage de fer spécifique. Ce matériau conduit à une forte émission de particules fines à l’ origine des travaux de la commission européenne.

L’usure de la piste de freinage peut dépendre de la dureté du matériau constituant le rotor de freinage. Plus un matériau est dur, plus il est résistant et moins l’usure de la piste du rotor de freinage est élevée. Une usure moindre entraîne une réduction de l’ émission des particules issues du freinage.

Diverses pistes ont été explorées pour améliorer la dureté de ce matériau. Le renforcement du matériau par dépôt d’un revêtement supplémentaire a notamment été étudié. Même si cela améliore effectivement la dureté de surface du matériau, le coût associé est néanmoins extrêmement élevé. En effet, les investissements sont lourds et génèrent un surcoût de la pièce à développer. Ainsi, il existe un besoin de disposer d’ alliages de fer présentant une dureté et une usure améliorées.

Exposé de l’invention

L’ invention a donc pour but de fournir un alliage de fer présentant une dureté améliorée et une usure améliorée.

L’ invention a donc pour objet un alliage de fer comprenant, en % en poids :

C allant de 3, 1 à 3,9 ;

Si allant de 1 ,8 à 2,8 ;

Mn allant de 0,5 à 0,9 ;

V allant de 0,2 à 0,6 ;

Mo < 0,7 ;

Cu < 0,6 ;

Cr < 0,35 ;

Ni < 0,2 ;

S < 0, 15 ;

P < 0, 1 ;

Sn < 0, 1 ; du fer et des impuretés inévitables.

Dans l’ alliage de fer selon l’ invention, les pourcentages en poids (% en poids) sont définis par rapport au poids total de l’ alliage de fer.

La présente invention a également pour objet une pièce pour véhicule automobile, telle qu’un rotor de frein, comprenant au moins un alliage de fer selon l’ invention.

Un autre objet de l’invention est un véhicule automobile comprenant au moins une pièce pour véhicule automobile selon l’ invention.

Grâce à l’ alliage de fer selon l’invention, une amélioration de la dureté et une réduction de l’usure sont obtenues.

D’ autres caractéristiques, aspects, objets et avantages ressortiront de la description qui va suivre et des exemples suivants, donnés à titre purement illustratif.

Au sens de la présente invention, l’ expression « au moins un » utilisée est équivalente à l’ expression « un ou plusieurs » . De plus, les bornes d’un domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine, notamment dans les expressions « compris entre ... et ... » et « ... de ... à ... », sauf mentions spécifiques.

En outre, il est entendu par « < » strictement inférieur à. Par exemple, Ni < 0,2 signifie que la teneur en nickel est strictement inférieure à 0,2% en poids par rapport au poids total de l’ alliage de fer. De plus, il est entendu par « < » inférieur ou égal à. Par exemple, Cr < 0,35 signifie que la teneur en chrome est inférieure ou égale à 0,35 % en poids par rapport au poids total de l’ alliage de fer.

Ainsi, au sens de la présente invention, il est entendu par l’ expression « ... de ... à < ... » que la borne basse du domaine de valeurs est comprise dans le domaine mais que la borne haute est exclue du domaine de valeurs. Par exemple, « Cu allant de 0,2 à < 0,6 » signifie que 0,2 est compris dans le domaine et que 0,6 est exclu du domaine. En d’ autres termes, « Cu allant de 0,2 à < 0,6 » signifie que la teneur en cuivre est supérieure ou égale à 0,2% en poids et strictement inférieure à 0,6% en poids par rapport au poids total de l’ alliage de fer.

Au sens de la présente invention, il est entendu par « impureté inévitable » un atome, ou un groupe d’ atomes, différent de C, Si, Mn, V, Mo, Cu, Cr, Ni, S , P, et Sn, qui est présent dans une teneur inférieure ou égale à 0, 1 % en poids par rapport au poids total de l’ alliage de fer, à l’ exception de Zn où la teneur est inférieure ou égale à 0,2% en poids par rapport au poids total de l’ alliage de fer. En d’ autres termes, chaque impureté inévitable est présente en une teneur inférieure ou égale à 0, 1 % en poids par rapport au poids total de l’ alliage de fer, à l’ exception de Zn où la teneur est inférieure ou égale à 0,2% en poids par rapport au poids total de l’ alliage de fer.

Comme indiqué précédemment, la présente invention a pour objet un alliage de fer tel que défini ci-avant.

Avantageusement, la totalité des impuretés inévitables est présente selon une teneur inférieure ou égale à 0,5 % en poids par rapport au poids total de l’ alliage de fer. Avantageusement, l’ alliage de fer comprend au moins 80% en poids de fer, de préférence au moins 85 % en poids de fer par rapport au poids total de l’ alliage de fer.

Avantageusement, l’ alliage de fer comprend, en % en poids : Cu allant de 0,2 à < 0,6, de préférence allant de 0,4 à < 0,6.

Selon un premier mode de réalisation préféré, l’ alliage de fer comprend, en % en poids : Cr allant de 0,2 à 0,35.

De préférence, dans ce premier mode de réalisation, l’ alliage de fer peut comprendre, en % en poids : V allant de 0,2 à 0,3.

Préférentiellement, dans ce premier mode de réalisation, l’ alliage de fer peut comprendre, en % en poids : Mo < 0, 1.

Selon un mode de réalisation préférentiel, l’ alliage de fer comprend, en % en poids : Cr allant de 0,2 à 0,35 ;

V allant de 0,2 à 0,3 ; et

Mo < 0, 1.

Selon un autre mode de réalisation préférentiel, l’ alliage de fer comprend, en % en poids : Cu allant de 0,2 à < 0,6 ;

Cr allant de 0,2 à 0,35 ;

V allant de 0,2 à 0,3 ; et Mo < 0, 1.

Selon un mode de réalisation plus préférentiel, l’ alliage de fer comprend, en % en poids : Cu allant de 0,4 à < 0,6 ;

Cr allant de 0,2 à 0,35 ;

V allant de 0,2 à 0,3 ; et

Mo < 0, 1.

Selon un deuxième mode de réalisation, l’ alliage de fer comprend, : en % en poids : Cr < 0,25.

De préférence, dans ce deuxième mode de réalisation, l’ alliage de fer peut comprendre, en % en poids : V allant de 0,4 à 0,6.

Préférentiellement, dans ce deuxième mode de réalisation, l’ alliage de fer peut comprendre, en % en poids : Mo allant de 0,5 à 0,7. Selon un mode de réalisation préférentiel, l’ alliage de fer comprend, en % en poids : Cr < 0,25 ;

V allant de 0,4 à 0,6 ; et

Mo allant de 0,5 à 0,7.

Selon un autre mode de réalisation préférentiel, l’ alliage de fer comprend, en % en poids :

Cu allant de 0,4 à < 0,6 ;

Cr < 0,25 ;

V allant de 0,4 à 0,6 ; et

Mo allant de 0,5 à 0,7.

Avantageusement, l’ alliage de fer consiste, en % en poids :

C allant de 3, 1 à 3,9 ;

Si allant de 1 ,8 à 2,8 ;

Mn allant de 0,5 à 0,9 ;

V allant de 0,2 à 0,6 ;

Mo < 0,7 ;

Cu < 0,6 ;

Cr < 0,35 ;

Ni < 0,2 ;

S < 0, 15 ;

P < 0, 1 ;

Sn < 0, 1 ; le reste étant constitué par le fer et les impuretés inévitables.

Un autre objet de l’invention concerne une pièce pour véhicule automobile, telle qu’un rotor de freinage, comprenant au moins un alliage de fer selon l’ invention tel que précédemment décrit.

La présente invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant au moins une pièce pour véhicule automobile selon l’ invention telle que précédemment décrit.

Les exemples suivants servent à illustrer l’ invention sans toutefois présenter un caractère limitatif.

EXEMPLES Les alliages de fer tels que décrits dans le tableau 1 ci-dessous ont été préparés : les teneurs sont exprimées en % en poids par rapport au poids total de l’alliage de fer.

[Tableau 1]

Ainsi, l’ alliage A est un alliage de fer comparatif. Les alliages B à D sont des alliages selon l’invention. Les alliages B à D sont obtenus suivant le même procédé d’élaboration que l’ alliage A en adaptant le lit de fusion auquel on ajoute les éléments d’ alliage de l’invention (V, Mo, Cr, Cu). Puis, les alliages ont été transformés en disque de diamètre < à 150 mm et d’ épaisseur < à 15 mm, puis caractérisés. La composition chimique a été réalisée à partir des médailles spectrométriques coulées lors de la fabrication des disques.

Evaluation de la dureté

La dureté des différents alliages a été évaluée conformément à la norme NF EN ISO 6506- 1 du 22 novembre 2014. La dureté Brinell est exprimée en HB .

Les résultats sont rassemblés dans le tableau 2 ci-dessous :

[Tableau 2]

Il apparaît clairement que les alliages de fer B , C et D selon l’ invention présentent une dureté Brinell significativement plus élevée que celle de l’ alliage de fer A comparatif.

Par conséquent, les alliages de fer selon l’invention présentent une dureté améliorée.

Evaluation de l’usure

L’usure des alliages A à C a été évaluée sur banc pion/disque. Un pion en matière de plaquette de frein est mis en contact à une pression et une vitesse linéaire données sur une face d’un disque en alliage de fer. Après un temps fixé de frottement, le volume d’usure de la piste du disque en alliage de fer est mesuré et rapporté à la distance parcourue en frottement afin de déterminer le taux d’usure en mm ³ /km.

Les résultats sont rassemblés dans le tableau 3 ci-dessous :

[Tableau 3]

Il apparaît clairement que les alliages de fer B et C selon l’invention présentent un taux d’usure significativement moins élevé que celui de l’ alliage de fer A comparatif. Il est notamment relevé que lorsque l’ alliage de fer C selon l’ invention est mis en œuvre, un taux d’usure deux fois moins élevé que celui de l’ alliage de fer A comparatif peut être observé.

Par conséquent, les alliages de fer selon l’invention présentent un comportement à l’usure amélioré.

Les alliages de fer selon l’ invention présentent donc une dureté et une usure améliorée, c’est-à-dire une dureté plus élevée et une usure réduite. Avec une réduction de l’usure, l’ émission des particules issues du freinage peut être réduite, mais aussi la durée de vie des pièces pour véhicules automobiles, telles qu’un rotor de freinage, peut être améliorée.