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Perfectionnements à la. fabrication d'alliages métalliques et aux objets faits en ces alliages.
Cette invention se rapporte aux alliages métalli- ques ainsi qu'aux objets faits en ces alliages et elle a pour but de fournir un alliage convenant particulièrement à la confection d'outils tranchants, facilement usinable et susceptible d'acquérir localement une grande dureté sans que la solidité de l'objet dans son ensemble en soit altérée.
Dans la fabrication d'alliages d'acier durs, com- me ceux utilisés jusqu'à présent par exemple pour les ou- tils tranchants, il est connu d'employer'des teneurs é- levées de métaux tels que le tungstène, le molybdène, le
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chrome et le cobalt; d'unefaçon générale ces alliages sont toutefois durs et fragiles et sont par conséquent impropres à être forges ou usinés car ils sont insensibles aux t@@i- tements thermiques et peuvent seulement être coulés et en- suite rieulés à la forme désirée.
Si ces alliages ne possè- dent pas ces propriétés de dureté et de fragilité, ils sont Semblables à l'acier rapide et s'ils présentent ce]-- taines proportions déterminées de carbone et de chrome com- me éléments essentiels, ils peuvent être forgés et usinés, mais de même que les aciers rapides qui doivent être trem- pés à une température variant du jaune au blanc incandes- cent, en raison des déformations et des écaillâmes qui se produisent pendant cette opération.,
il est nécessaire que les objets qui en sont faits soient meules ou affûtes de manière à leur donner la forme voulue pour servir d'outils et des tranchants efficaces.
On sait aussi qu'on peut augmenter le tranchant de ces alliages en réchauffant les objets tels que les outils qui en sont faits, jusqu'à une température d'environ 650 C bien qu'on n'obtienne par ce traitement pu'un très faible accroissement de dureté; si ce traitement est pous- sé trop loin il peut en résulter un adoucissement et une diminution du tranchant de l'outil. Aussi, ce traitement secondaire n'est-il que très peu employé pour régler la dureté du métal, car dès que l'alliage;) a été rendu plus doux par ce procédé de réchauffage, tout autre chaleur com- muniquée, telle que celle engendrée par exemple pendant l'usage, aura en général pour effet de rendre l'alliage encore plus doux et plus sujet à usure.
La présente invention permet d'obtenir des alliages
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présentant, spécialement aux température élevées, une plus grande dureté que ceux connus jusqu'à présent, et d'accroi- tre considérablement le tranchant des outils fabriqués à l'aide de ces alliages.
Suivant cette invention, les alliages et les objets qui en sont faits contiennent du cobalt (de 20 % à 35 %) du tungstène ou du molybdène soit simultanément soit sépa- rément dans la proportion de 15 % à 30 %, le reste étant du fer. On peut y ajouter jusqu'à 3 % de vanadium et 0,6 % de manganèse pour faciliter le forgeage; le carbone et le chrome sont considérés comme impuretés et leur quantité est généralement maintenue aussi faible que possible. Les alliages formés suivant cette composition sont susceptibles d'être forgés et usinés et après avoir subi un traitement thermique approprié, ils peuvent recevoir excatement la forme voulue et être soumis à la trempe jusqu'au degré de dureté désiré sans s'écailler ni se déformer, par chauffa- ge de la pièce forgée ou usinée à une température variant de 250 C à 650 C.
Suivant un mode d'exécution de l'invention, appli- qué à titre d'exemple à la fabrication d'un alliage ser- vant par exemple à la confection d'un outil de tour, on prépare l'alliage par fusion dans un four approprié., qui doit être exempt autant que possible de toute trace de carbone. La majeure partie de l'alliage est constituée de fer, avec une teneur de 20 à 35 % en cobalt, un pourcentage total de 15 % à 30 % en tungstène ou molybdène, simultané- ment ou séparément, et si on le désire, pour faciliter le forgeage, une addition jusqu'à 3 % de vanadium et jusqu'à
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0,6 % de manganèse.
L'alliage ainsi f ormé est coulé dans des moules et les lingots ainsi obtenus sont réchauffés, autant que possible à l'abri de tout contact avec le car- bone, puis forgés, laminés, pressés ou traites autrement suivant les besoins, de la même manière que les aciers rapides.
Après ce traitement, 1'alliage est recuit et après le recuit on constate qu'il peut être facilement usiné.
On fait alors subir à l'alliage un autre traitement ther- mique, dans lequel on élève la température de 1000 à 1400 C, la température réelle employée étant déterminée par la dureté définitive requise ainsi que par la compo- sition de l'alliage.
Après ce chauffage, on refroidit l'alliage rapide- ment et à la suite de ce traitement il acquiert des pro- priétés de ténacité, et contraitement à l'acier rapide soumis à un traitement semblable, il peut être limé ou ébarbé ou bien sa surface peut être parachevée par un lé- ger usinage, si on le désire, le métal produit étant donc absolument différent de l'acier rapide. Apres ce traite- ment, le métal rendu tenace peut être limé ou usiné de manière à recevo:ir la forme désirée telle que celle d'un outil de tour et l'outil obtenu est d'abord trempé pour acquérir un tranchant efficace.
Cette trempe consiste à réchauffer en totalité ou en partie l'outil ou l'objet jusqu'à'une température de 250 C à 650 C suivant les besoins, et après chauffage, on procède au refroidissement dans les conditions voulues et appropriées; par exemple un refroi- dissement rapide est nécessaire pour empêcher la chaleur
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de se transmettre à d'autres parties des objets lorsqu'on emploie le chauffage local pour obtenir une trempe locale et la pointe ou l'extrémité tranchante d'un outil peut ainsi acquérir un tranchant considérable sans que l'outil soit rendu fragile. Dans cet état l'alliage peut être facile- ment meulé pour l'affûtage, suivant les besoins.
En général le durcissement augmente avec la tem- pérature et la dureté peut être réglée de l'état de téna- cité usinable au maximum de dureté susceptible d'être at- teint par l'alliage et cette dureté peut être augmentée jusqu'à un état de fragilité trop grande pour certaines applications, de telle sorte qu'une certaine expérience est nécessaire pour décider du choix de la température qui convient à des outils ou des objets ayant une destina- tion déterminée.
Lorsqu'un outil fabriqué à l'aide de cet alliage est chauffé à une température inférieure à celle qui lui donne son maximum de dureté, afin d'obtenir un outil moins cassant, toute chaleur engendrée par l'emploi de l'outil, aura alors pour effet, si elle est suffisamment intense, de durcir encore davantage la partie considérée, ce qui con tribue à la résistance à l'usure. La chaleur engendrée par l'usage a donc un effet inverse à celui qu'on obtient lorsqu'on emploie un acier rapide et que la dureté a été sacrifiée au profit de la ténacité.
On a obtenu un alliage propre à la fabrication des outils au moyen de 30 % de cobalt, 23 % de tungstène,
1,5 % de vanadium, 0,2 % de manganèse, le carbone, le chro- me, le silicium et d'autres impuretés n'excédant pas ensem- ble 0,3 % et le.restant étant constitué par le fer. Lors-
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qu'on emploie un alliage de cette composition, le premier traitement thermique après le recuit et le dégrossissage consiste à élever la température à 1280 C, et après avoir été soumis à cette température et avoir subi un refroidis- sement rapide les outils peuvent être parachevés si on le désire à la lime pour recevoir leur forme définitive.
Après parachèvement à la lime, les outils sont chauffés à 560 C s'ils sont destinés au travail de l'acier et doivent accomplir un service très dur, et à 630 C s'il s'agit d'outils de finissage pour la fonte et le laiton; ils peu- vent être facilement repassés pour l'affûtage.
- REVENDICATIONS - ---------------------------
1.- Alliages métalliques et objets faits en ces alliages, renfermant 20 % à 35 % de cobalt, 15 % à 30 % de tungstène ou de molybdène soit conjointement soit iso- lément, le reste étant du fer ou en majeure partie du fer, 3 % de vanadium et 0,6 % de manganèse pouvant être ajoutés si on le désire pour faciliter le forgeage, le carbone et le chrome étant considérés comme impuretés et généralement réduits autant que possible.