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"Perfectionnements à la fabrication d'alliages malléables de fer et de chrome".
La présente invention concerne la fabrication d'objets chimiquement neutres à partir d'alliages malléables de fer et de chrome, Jusqu'ici de tels objets ont été faits princi- palement à partir d'un acier chromé contenant environ 10 à 18% de chrome et 0,1 à 0.3% de carbone ou à partir d'en
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alliage de nickel et de chrome contenant approximativeicent 6 à 40% de chrome, 20 à 1/4 de nickel et jusqu7à 1 de carbone.
On sait que de tels aciers chromés n'ont que des applications restreintes, plus particulièrement dans la fabrication de la coutellerie et qu'ils ne peuvent être tra- vaillés que difficilement à cause de leur dureté, ce qui fait que les objets faits avec ces aciers sont proportion- nellement coûteux, Les applications des aciers chromés au nickel sans tâche sont beaucoup plus nombreuses, mais à cause de leur faible teneur en carbone qui exige du fer chromé à faible teneur en carbone, relativement coûteux, ainsi que le
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traitement thermique des objets terminés, les frais de pro- duction sont également élevés, ce qui fait que l'utilisation de ces alliages pour les usages pour lesquels il faut un acier sans tâche n'est pas toujours justifiée économiquement.
On voit par ce qui précède que le problème de l'acier sans tâche n'a pas été complètement résolu jusqu'ici, car, bien qu'on ait constaté qu'une vaste gamme de proportions de chrome dans la fabrication des alliages de fer ou d'acier et de chrome donne des corps résistant à la corrosion et à la chaleur, on a évité l'utilisation de beaucoup de ces corps, pour des raisons d'ordre pratique, à cause des difficultés qu'on a rencontrées en s'efforçant de les travailler.
La présente invention a,pour but d'apporter une solution aa problème ci-dessus et de permettre de fabriquer des objets chimiquement neutres et peu coûteux n'exigeant aucun traite- ment thermique secondaire tout en étant malléables et usinables à chaud ou à froid et ne durcissant pas dans les conditions de travail lorsqu'ils servent à fabriquer divers objets.
Suivant la présente invention, un procédé de fabrication @ d'objets chimc iquement neutres très malléables à chaude ou à froid consiste à fabriquer de tels objets en partant d'allia- ges de chroma et d'acier non aust-énitiques et non trempables, contenant environ 28 à 48% de chrome et 0,2 à 1,5% de carbone.
Dans la réalisation de l'invention on peut produire des alliages chromés contenant de 28 à 48% de chrome et 0,2 à 1,5% de carbone dans un four électrique, un four Siemens-Martin, un four à creuset ou un convertisseur ou dans une combinaison de ces fours. Pour amener l'acier à l'état voulu, on y ajou- te ordinairement du silicium. La teneur en silicium doit ae lors être comprise entre 0,5 et 1,5%. Dans des conditions nor- males le mieux est qu'il y ait un rapport déterminé entre la teneur en silicium et la teneur en carbone.. par exemple, si la. teneur en carbone est inférieure à 0,5%, il est utile que la teneur en silicium soit d'environ 0,7%, tandis que si la teneur en carbone est d'environ 1%, il est utile que la teneur
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en silicium soitégalement de 1%.
Cette addition de silicium est suffisante pour rendre l'al- liage facilement malléable à chaud, mais elle est insuffisante pour lui enlever ses propriétés d'usinage à froid, la proportion de silicium variant dans un rapport déterminé avec la teneur en carbone. L'alliage peut aussi contenir de petites quantités de manganèse, mais il doit être aussi pur de phosphore et de soufre que le permet l'état initial des éléments constitutifs et il est bien entendu que la présence de phosphore et de soufre est acci- dentelle,et non cherchée.
Si la fusion a lieu dans des conditions telles qu'aucune con- tamination provenant de l'atmosphère, de la sole, du laitier, etc, soit impossible ou de toute façon réduite au minimum, on peut "conditionner" l'alliage aans utiliser de silicium, ou au moyen d'une très petite quantité de silicium sans nuire aux propriétés du produit fini. Dans ce cas la teneur en silicium peut être pratiquement égale à zéro et indépendante de la prpportion de carbone en présence.
Les limites supérieures et inférieures de la teneur en chrome des alliages utilisés suivant la présente invention sont déter- minées de la façon suivante :
La, limite inférieure de la teneur en chrome des alliages utilisés suivant la présente invention est nettement définie et facile à déterminer. lorsque la teneur en chrome dépasse en- viron 25%, les alliages possèdent la douceur et la malléabilité extraordinaires, ainsi que d'autres propriétés physiques et chimiques utiles qui caractérisent les alliages utilisés sui- vant la présente invention. Toutefois, lorsque la teneur en chro- me est inférieure au pourcentage critique. Les alliages sont durs et ils ne peuvent être laminés ou manipulés qu'avec de grands soins et lorsqu'ils sont soumis à un traitement thermique com- pliqué.
La teneur critique en chrome dépend dans une certaine mesure de la proportion de carbone et des autres impuretés en présence et, pour plus de sûreté, l'inventeur a fixé sa li- mite inférieure à 28% de chrome, lorsque la teneur en chrome passe de 28% à 35% environ,
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la résistance chimique des alliages augmente un peu, tandis que les propriétés physiques restent cors tantes. Lorsque la teneur en chrome augmente encore davantage, les alliages sont plus dif- ficiles à traiter jusqu'à ce que, lorsqu'on dépasse'la limite supérieure de 48% de chrome, leur production ne soit plus éco- nomique.
'Les alliages possédant les propriétés phyqiques et chimi- ques les plus utiles contiennent de 28 à 35% de chrome et de 0,3 à 0,6% environ de cerbone. Un alliage particulièrement uti- le contient environ 3.3% de chrome et 0,33% de carbone.
Dans ce cas l'alliage contiendra de 0,6% à 1,4 de silicium, du manganèse jusqu'à 0,2% environ, la teneur en soufre ne dépas- sant pas 1% et la teneur en phosphore 0,1%.
Lorsque le métal est fondu dans an four à creuset ou dans tout autre four servant uniquement de four de fusion, la char- ge est constituée par une quantité suffisante de mitraille de fer ou d'acier, par -pu, du far chromé, du silicium et d'autres additions en proportions appropriées déterminées par leurs compositions relatives, de façon qu'après la fusion et en tenant compte des pertes et des changements de composi- tion pendant la fusion, l'analyse du produit final soit compri- se entre les limites utiles conformément à l'invention.
Lorsqu'on utilise un four à creuset ou an four de tout au- tre type chauffé au coke ou au gaz, la fabrication a lieu de la façon suivante : -
Les quantités nécessaires de fer ou d'acide de base et de fer chromé sont introduites dans le creuset et le four est allumé pendant deux à trois heures environ ou jusqu'à ce que la charge soit fondue en. partie.
On ajoute ensuite la quantité nécessaire de ferro-silicium et on continus, à chauffer jusqu'à ce que la charge soit complè- tement fondue et ait une temps rature assez élevée, par exem- ple de 1500 à 1600 C, pour que tout le contenu du creuset puisse être déversé dans une lingotière ou dans un moule en sa- ble des types normalement utilisés pour couler les métaux qu'on
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désire obtenir soas forme de pièces coulées en sable ou de lin- goys.
On peut également faire fondre des mélanges appropriés d'oxyde de chrome et d'oxyde de fer dans un four approprié ,avec an agent de réduction tel que le silicium. Le silicium se combine avec l'oxygène du minerai pour donner de la si- lice, tandis que les métaux des minerais sont réduits et obtenus à l'état fluide sur la sole du four, le silicium passant dans le laitier.
On peut aussi fabriquer un alliage conforme à l'inven- tion en faisant fondre une base impure dans an convertis- seur de charge, oxyder le carbone et le silicium en excès au moyen d'un jet oxydant, pais déverser le métal fonda du convertisseur dans le foar électrique et, dans ce dernier, régler la composition exactement par des additions appro- priées de fer chromé, de silicium ou de fer suivant les be- soins.
Quels que soient les moyens employés pour obtenir un bain de fusion ayant la composition correcte, on le coule finalement dans des moules en sable si l'on désire obtenir des pièces coulées, ou dans des lingotières si l'on désire obtenir des lingots de métal.
Les alliages de fer,de chrome et de carbone dont l'u- tilisation fait l'objet de la présente invention ont l'a- vantage qu'ils peuvent servir de supports pour certains éléments (tels que le tungstène, le manganèse, etc..) qu'on utilise généralement pour obtenir des modifications ou des propriétés physiques désirées. Bien qae de telles additions altèrent généralement les propriétés du produit final, el- les n'altèrent pas sensiblement les propriétés des sapports lorsqu'elles sont utilisées dans les proportions usuelles appropriées.
Les objets fabriqués au moyen d'alliages de chrome conforme à la présente invention sont caractérisés par des propriétés physiques particulièrement utiles indépendantes
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de tout traitement thermique et ils n'exigent aucun traite- ment de ce genre. Ils sont stables, c'est à dire que leurs propriétés phyqiqaes et chimiques ne sont nullement altérées par le traitement thermique ou une manipulation mécanique.
On peut les forger, les comprimer, les étirer ou les découper à chaud et à froid et leurs' propriétés chimiques ne sont ni altérées ni détruites par aucun traitement thermique ou aucu- ne manipulation mécanique que la matière pourrait subir pen- dant la fabrication des objets. Ils sont aussi chimiquement neutres, c'est à dire que les alliages présentant les proprié- tés physiques utiles mentionnées plus haut résistent aux ac- tions corrosives telles que l'oxydation aux températures nor- males et aux hautes températures et à l'attaque de la plupart des réactifs chimiques liquides ou gazeux. les réactifs chi- miques avec lesquels ils sont mis en contact ne sont souillés en aucune façon.
Leur résistance chimique est au moins éga- le à celle des allèges austénitiques de nickel et de chrome déjà connusrésistant aux acides et les alliages conformes à la présente invention ont en outre l'avantage de pouvoir être produits plus facilement et à moins de frais.
L'utilisation d'aciers alliés suivait la présente invm- tion est caractérisée par les avantages suivants : ils peu- vent être produits à peu de frais, leur fabrication n'exigeant ' pas de grandes réductions de la teneur en carbone, ce qui per- met d'utiliser un fax chromé à teneur relativement haute en car- bone. Ils sont aussi au moins aussi chimiquement résistants que les alliages austénitiques de nickel et de chrome connus.
Ils ont toutefois le grand avantage, par report aux alliages connus actuellement, que leur résistance chimique ne dépend que de la composition et qu'elle est indépendante de tout trai tement thermique quel qu'il soit. La résistance chimique des alliages de chrome dont l'utilisation est proposée sui- vant la présente invention ne risque pas d'être altérée ou détruite pendant la fabrication d'objets au moyen de ces allia- ges ou pendant l'utilisation'ultérieure de ces objets terminéslorsque
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ceux-ci sont soumis à un traitement thermique semblable par exemple au recuit suivi de refroidissement lent.
En plus de l'avantage ci? au fait que ces alliages peuvent être produits à pea de frais et que leur résistance chi- mique est indépendante de tout traitement thermique, un au- tre avantage très important des alliages de chrome confor- mes à l'invention, c'est qu'il est très facile de les travail- ler à chaud et à froid, c'est à dire de les forger, de les comprimer, de les étirer, de les découper; etc.. Leur dureté n'augmente pratiquement pas non plus lorsqu'ils sont soumis è un refroidissement brusque après avoir été portés à des tempé- ratures élévêes. Une propriété importante du nouvel alliage, c'est qu'il est très facile à usiner.
Les alliages sont aussi magnétiques, ce qui est un autre avantage tendant à rendre la production moins coûteuse, en ce qu'il est possible d'utiliser des mandrins magnétioues pour toutes les opérations de meulage qui pourraient être nécessaires.
A chaud l'alliage peut être laminé et forgé facilement et des alliages ayant une teneur en carbone relativement éle- vée (de 0,5 à 1% de carbone) peuvent être produits sous forme de longues bandes ou en bobines de fil à étirer, Il se tra- vaille également à froid avec une grande facilité et avec le minimum de recuits intermédiaires. Il peut être réduit à une épaisseur de 2.5 à 0,15 mm avec un seul recuit intermédiaire, tandis qu'un alliage de nickel et de chrome résistant à la chat leur et aux acides exige au moins six recuits intermédiaires pour qu'on puisse obtenir une pareille réduction.
Le nouvel alliage conforme à l'invention peut aussi être étiré facilement en fil fin, sans difficultés pour l'étireur.
L'alliage perfectionné suivant l'invention est extrême- ment résistant aux actions corrosives qu'on rencontre dals les fours industriels. Une bande de 0.15 mm d'épaisseur peut être maintenus!' à une température de 1100 C et laissée indéfiniment à l'air libre salns s'oxyder ni devenir cassante.
Elle ne su- bit pratiquement aucune attaque dans une atmosphère rédactrice
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contenant de grandes proportions de soufre sous forme d'hy. drogène sulfuré ou d'acide sulfureux, tandis que les alliages résistant à la corrosion et contenant du nickel (alliages qui ont servi principalement jusquTici d'alliages résistant à la, chaleur) sont très sensibles à l'attaque en présence de soufre,
Les alliages conformes à l'invention ont, par rapport aux at- taques chimiques, une résistance voisine de celle des métaux précieuz. Les jus de fruits, de légumes, etc.. sont sans ac- tion sur ceux-ci.
Non seulement ils résistent d'une façon re- marquable à un grand nombre de produits chimiques auxquels ré- sistent également les alliages connus jusqu'ici sous le nom d'alliafes résistant à la corrosion; en outre, les alliages conformes à l'invention résistent même lorsqu'ils ont été tra- vaillés à froid, à l'action de nombreux autres produits tels qu'une solution de chlorure ferrique et à certaines concentra- tions d'acide sulfurique, d'acide nitrique, d'eaubromurée, etc, ,
L'alliage perfectionre;
suivant l'invention peut être uti- lisé avantageusement pour la fabrication d'appareils de chauf- fage électriques, de boîtes à recuire, de boites à tremper, de pièces de fours, d'appareils à souffler la suie et de revête- ment d'armes à feu,' Il se prête également remarquablement bien à un grand nombre d'autres usages y compris la fabrication des cuillers, fourchettes, charnières, accessoires de machines à vapeur, de salles de bain, poignées de portes, plaques digita- les, accessoires d'installations chimiques, et à la fabrication de pièces et d'objets exposés à des actions corrosives.
La facilité avec laquelle l'alliage perfectionné suivant l'invention peut.être manipulé à chaud et à froid, et par conséquent le prix peu élevé de sa fabrication le rendent pro- pre à la fabrication de plaques de navires, de garnitures de ponts de navires, de poutrelles, de feuilles de toitures, de grillages métalliques et à de nombreux autres usages sembla- bles pour lesquels on-}' ne pouvait utiliser jusqu'ici d'alliage résistant à la corrosion à cause de son prix.
L'utilisation pratique et judicieuse des alliages confor-
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mes à l'invention pour-la fabrication a esistant aax actions chimiques est nouvelle et en ce qui coneerne l'utilité technique et l'exploitation économique, elle est de la plus haute importance.