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Métal pour coussinets, \ base de plomb,
On sait déj que le plomb peut être durci lorsqu'on y ajou- te un alcalin et des métaux alcalino-terreux, de telle sorte que ce métal, tendre par lui-même, acquiert à un très haut degré les propriétés d'un métal pour coussinets. On sait tou- @
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tefois également qu'un durcissement suffisant du métal ne peut pas être obtenu par addition d'alcaline ou de métaux alcalino-terreux agissant pour le durcir, sans qu' on doive augmenter les quantités de ces matières durcissantes dans une mesure telle qu'il se produit d'autre part des effets nuisi- bles, à divers égards, sur les propriétés du métal pour cous- sinets que l'on obtient.
Ainsi, par exemple, si l'on emploie un pourcentage élevé, tel par exemple que 1% de chacun des composants de l'alliage, il en résulte une influence défavo- rable sur la facilité de fusion des alliages et sur leur ré- sistance l'oxydation, ou bien encore ils deviennent si cassants que leur emploi pratique comme métal pour coussinets devient impossible* Il n' a pas été possible d'élever jusqu'ici à plus de 30 à 35 unités Brinell la dureté, mesurée par la chute d'une bille, des métaux semblant utilisables pour l'usage précité.
Au cours de travaux portant sur de nombreuses années, on a constaté maintenant qu' en constituant l'alliage par un grand nombre de composants qui ne s'y trouvent chacun qu'en faible quantité, on peut arriver à augmenter la dureté à la chute de la bille jusqu'à 38 à 41 unités Brinell, si l'on in- troduit dans l'alliage une grande quantité de métaux alcalins ou alcalino-terreux, ayant un effet durcissant, mais si on maintient à des teneurs relativement faibles les additions de ces divers métaux, et voici les pourcentages des divers com- posants de l'alliage qu'il convient d'employer :
0,5% calcium.
0,5% so dium.
0.1 % baryum.
0,1% magnésium.
0,04% aluminium. surplus plomb.
Chacun de ces composants de l'alliage, à la teneur préci- tée, possède une influence déterminée sur la duretéBrinell de
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l'alliage, de telle sorte que si l'on diminue sensiblement, ou si l'on omet l'un ou l'autre de ces composants de l'al- liage, la dureté Brinell diminue de 4 ou 5 unités*
Cet alliage possède, dans le diagramme de refroidissement un point d'arrêt fortement apparent à la température .de 3202 Si on le chauffe à 4502, il devient très fluide et facilement coulable. Son échauffement à des températures allant jusqu'à 7002 ou 8002 ne nuit pasà ses qualités, il n'est pas cassant et il possède d'excellentes propriétés qui font qu'il con- vient comme métal pour coussinets.
On a maintenant constaté en outre que l'on peut obtenir un effet de durcissement plus marqué encore de l'alliage pré cité, lorsqu'on maintient la teneur en sodium de cet alliage entre les limites de 0,5 à 0. 65 %. Si l'on augmente cette teneur en sodium au-delà de cettelimite, l'effet de durcis- sement spécifique produit par la teneur plus élevée en sodium est sensiblement moindre, et toute augmentation ultérieure de cette teneur en sodium présente particulièrement l'incon- vénient de donner à l'alliage une forte tendance a la corro- sion*
Cependant, l'augmentation de la teneur en sodium, de 0.5 a 0,6- 0.65 %, produit un accrossement suffisant de la dure- té, de telle sorte qu'il devient possible d'éliminer entiè- rement de l'alliage la composante baryum,
sans diminuer la du- reté au-dessous de la limite précitée.
Une autre constatation,importante au point de vue de la fabrication, réside en ce que des règles déterminées doivent être observées en ce qui concerne les quantités des composants Mg - Ca et Mg - Al entrant dans l'alliage, pour permettre d'ob- tenir un bon résultat* D'après les expériences qui ont été faites, ces règles sont les suivantes
Il faut que la teneur en Mg soit environ 1.4à 1/5 de la
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teneur en Ca, et que la teneur en Al soit à peu près la moitié de la teneur en Mg.
Dans 1'emploi d'alliages établis suivant ces règles, on a en outre fait l'importante remarque qu'une teneur en A1 n'allant: autant que.possible pas au-dessous de la limite de 0.05 % produit un effet protecteur remarqu able contre l'oxydation de l'alliage à haute température. On a constaté en pratique qu' un alliage, établi suivant les règles précitées, avec une teneur de 0,05 Al peut ¯être maintenu pendant environ 15 minutes à l'état fluide, à la température de 8002, sans qu'il se produise une combustion appréciable des composants de 1'alliage ayant un effet durcissant.
La manière dont cet alliage se comporte dans des conditions d' expérience aussi sévères, permet d'admettre qu'il se forme à la surface du métal à l'état fluide, une mince pellicule fermée sur elle-même, de laitier, qui exclut tout accès ultérieur de l'oxygène de l'air oxydant.
Ce n'est qu'après que, par suite d'une action prolongée de l'air oxydant à haute température, la combustion de l'A1 a progressé de telle sorte que la teneur en A1 est tombée au-dessous de la limite de 0.055 % qu'il se produit une oxydation progressant à une allure relativement ra- pide, à la faveur de laquelle tous les composants durcissants de l'alliage sont éliminés plus ou moins du métal par combustion
Plus la teneur en A1 est élevée, dans les limites pratiquées ment accessibles, plus l'effet protecteur précité de:
la teneur en Al est favorable, de telle sorte qu'il est par exemple pos- sible de soumettre un alliage contenant environ 0,1% Al pen- dant une heure, sa surface n'étant pas protégée, a l'action oxy- dante de 1' ir tmospériqe à la température de 8002, sans qu'il se produise une diminution de la durétéà la chute de la bille, de l'alliage coulé.
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Les règles également précitées, au sujet des proportions à observer entre les composantes de l'alliage A1-Mg et MgCa ont été déterminées par cette observation que les alliages de plomb et de magnésium, ayant une haute teneur en Mg, tout en présentant, pendant une courte durée après la fusion et la coulée, un haut degré de dureté, ont une tendance à se décom- poser par suite de phénomènes de recristallisation, et que, par suite, même pour des teneurs en Mg pour lesquelles il ne se produit pas de décomposition réelle de l'alliage, on cons- tate au bout d'un certain temps une diminution de la dureté a la chute de la bille.
Par contre, les expériences pratiques ont démontré que si l'on observe les proportions précitées entre les trois compo- santes Al,Mg et Ca, il ne se produit pas de diminution de la. dureté de l'alliage, même après un emmagasinage prolongé. On peut s'expliquer ..ce résultat par suite de ce fait que l'addi- tion de A1 à un alliage de plomb et d'aluminium, par suite de la faible affinité de l'aluminium pour le plomb, produit, mê- me pour des teneurs relativement faibles en A1 et Mg, une combinaison de Mg et Al correspondant au type Mg2 A13, qui est a son tour soluble dans le plomb en excès, et a sur ce dernier un effet durcissant.
Dans le même sens on peut, en présence simultanée de Mg et Ca, former entre Mg-Ca-Pb une combinaison ternaire, qui est également soluble dans le plomb en excès, a une action durcissante et ne présente pas les phénomènes de dé- composition qui sont provoqués par une teneur en Mg seulement.
Il résulte de tous ces faits enseignés par l'expérience, et des règles qui en dérivent, que la teneur en Al d'un alliage de ce genre de devrait pas être choisie au-dessous de la limite de 0,1%, et en conséquence il ne faudrait pas dépasser une teneur en Mg de 0,2 % correspondant . une teneur minimum en Ca de 0,7 à 0. 8 %
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Or, la préparation industrielle d'un alliage ayant une teneur en Al de 0.1 présente des difficultés considérables.
On sait depuis longtemps déjà que le plomb coulé avec un excès notable de A1, et fortement agité, est à même de dissoudre 0.07 'la d'aluminium. On ne peut toutsfois atteir dre cette teneur en aluminium lorsqu'on fond avec le plomb des quantités d'A1 en excès, trop importantes pour être écono- miques, Cependant, suivant la technique économique des al- liages, on doit chercher à introduire dans l'alliage des te- neurs relativement élevées en Al, sans employer d'A1 en ex- ces* Si on ézécute l'alliage de cette manière, on ne peut pas dépasser sensiblement la teneur de 0,04%
11 est possible, par une fusion prolongée à haute tempé- rature, d'augmenter encore cette teneur de l'alliage jusqu'à une teneur d'environ 0.08 %,
si on ajoute l'A1 sous forme d'u alliage préalable d'Al-Mg ou d'Ai-Ca, mais ce mode d'exéch- tion du travail d'alliage ne fournit pas,non plus un résul- tat favorable au point de vue économique. Si par contre au cours de 11 exécution du travail d'alliage, c' est à dire au cours de l'immersion de l'A1 dans un bain de plomb, on in- troduit en même temps, autant que possible dans le même ap- pareil, avec l'Ai de l'alliage du Mg ou du Ca métallique, il enrésulte une affinité surprenante du plomb pour l'A1 On arrive facilement, de cette manière, et cela en peu de mi- nutes, en, employait des températures d'alliage mo dérées, par exemple 5002, à des teneurs en A1 de 0,2% et plus.
On peut odnnerà ce phénomène surprenant 1'explication physico-chi- mique suivante, *a savoir que par suite de l'échauffement qui se produit au moment de l'immersion simultanée de ces métaux, on arrive à une combinaison chimique Mg-Al ou Al-Ca au cours fortement exothermique, par l'action de laquelle la tempéra-
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ture de 1' alliage de plomb est élevée localement dans une mesure telle qu' il en résulte une absorption rapide et facile de l'aluminium par le bain de plomb.
De tout ce qui précède, il résulte une modification des teneurs des divers composants de 1'alliage, telle que les proportions à employer deviennent
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environ 0.60 j 0ô5 sodium.
" 0.75 -' 1.- % calcium. " 0.20 ,. 0.35 % magnésium.
" 0..10 aluminium.
Un alliage de ce type possède les excellentes propriétés précitées, en ce qui concerne la résistance à l'oxydation et la résistance mécanique.
Par suite, lors de la préparation et de la roulée de ces alliages, il n'est d'une part pas nécessaire de maintenir exactement des températures déterminées, et d'autre part, il ne faut pas employer de couvertures protectrices en charbon de bois ou équivalents. Les alliages peuvent être abandonnés a l'air pendant un temps prolongé, a la température de cou- lée, sans qu'il se produise d'oxydation. On peut les refondre aussi souvent qu'on le désire, sans modifier leurs propriétés et ils sont insensibles même au surchauffage.
Par suite de la suppression de l'oxydation, on peut, au courts de la préparation de ces alliages, mesurer beaucoup plusexactement que jusqu'icile pourcentage de métaux alca- lins et alcalino-terreux, car on ne doit tenir compte que d'une combustion très faible ou nulle. Il en résulte une é conomie en métaux ayant une action durcissante, et une- cer- titude d'exactitude beaucoup plus grande dans la préparation de l'alliage. Les déchets résultant de la fabrication, de la coulée et des travaux d'atelier peuvent être utilisés tou- jours à nouveau, éventuellement après rétablissement de la composition exacte de l'alliage.
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Pour les alliages décrits ci-dessous, il est nécessaire d'en ployer une température de coulée d' environ 6502, pour obtenir une fluidité de l'alliage fondu qui permette la coulée de cous. sinets à parois minces. Des observations pratiques ultérieures ont démontré que la fluidité de l'alliage peut être augmentée, par l'introduction de petites quantités de bismuth, ou de cui- vre,ou d'étain, ou de deux ou plusieurs de ces métaux, d'une façon si sensible que l'on peut réduire la température de couléeà environ 5002,, Cet effet se produit pour une addition de Bi d'environ 0.1 %
Cu " 0,1%
Snb 0,1%
Si plusieurs de ces métaux sont en présence, la teneur to- tale ne peut pas dépasser la limite de 0.1 %, pour permettre a cet effet .de se produire.