BE394732A - - Google Patents

Description

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    Il .Alliages   durs et leur procédé de fabrication". 



  Priorité des demandes de brevet déposées aux Etats-Unis le 7 mars 1932 Serial n 597416 et le   14   mars 1932 Serial n    598884   au nom de Dr. Clarence William BADKE et d.ont la socié- té susdite est l'ayant droit.      



   La présente invention concerne, d'une façon générale, des alliages durs et leur procédé de fabrication. 



   Conformément à la présente invention, le nouvel alliage comporte un. carbure   d'un   métal dur   réfracteir6   appartenant au cinquème groupe du système périodique des éléments, un métal du sixième groupe du système périodique et un ou plusieurs métaux du groupe du fer. 



     Parmi   ses objectifs, l'invention compte celui de pré- parer un alliage dur et tenace convenant pour la fabrication 

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 des outils et composé pour la plus grande partie de carbure de tantale additionné de tungstène ou de molybdène et de nickel, ces apports ne représentent ensemble pas plus de 25% de l'al- liage;cet alliage a une densité réelle plus élevée que la den- sité moyenne de ses constituants; quand il est employé à l'état de métal à outils, même quand on s'en sert pour le travail de l'acier et matières de   même   genre à des vitesses de coupe re- lativement grandes, il se montre efficacement résistant à l'usu- re,   à   la propension, à la formation de cratères; enfin, les copeaux de la pièce n'adhèrent pas à la face opératoire de l'outil. 



   Parmi d'autres objectifs, l'invention comporte la combi- naison du tungstène ou du molybdène et du nickel avec le car- bure de tantale ne représentent pas plus de 90% de l'alliage, de manière que l'alliage obtenu apparaisse sensiblement exempt de pores sous un grossissement de   1.500.   



   D'autres objectifs et avantages de l'invention   apparaî-   tront au cours de la description qui va suivre. 



   Pour atteindre les objectifs, dont il vient   d'être   ques- tion, on préfère préparer le carbure de tantale en chauffant un mélange/tantale et de carbone finement divisés, dans l'hy- drogène ou sous   vide, à   la température d'environ 2.000  C pour obtenir /du carbure de tantale de la formule TaC, contenant environ 6,2% de carbone et pour empêcher les gaz ou matières qui ren- dent cassants, telles que l'oxygène par   exemple,     de   contaminer le carbure. un réduit ensuite le carbura de tantale à l'état finement divisé et l'on y ajoute du tungstène ou du   molybdène   à   l'état     finement   divisé dans les proportions requises.

   A ce mélange de carbure de tantale et de tungstène ou de carbure de tantale et de molybdène, on ajoute la quantité de nickel requise pour 

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      que la quantité totale tungstène;nickel ou molybdène-nickel ne dépasse pas, en poids, 25% de l'alliage total, le   pourcen-   tage en poids de nickel étant plus élevé que le pourcentage en poids de tungstène ou de molybdène. On amène ce mélange à la forme et aux dimensions   de   grains requises et ensuite on le traite par la chaleur sous vide.

   De préférence, on a- 
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 joute le nickel en broyant les autres constituants a l'aide de broyeurs de nickel en présence   d'un   hydrocarbure à bas point d'ébullition, tel que le naphta, que l'on peut par la suite volatiliser par l'action de la chaleur, afin d'empêcher la contamination par les gaz qui rendent le produit cassant. 



   Pour obtenir les résultats optima,   le   traitement à 
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 chaud sous vide des poudres mélangées préfabiement forcées sous l'action de la pression à la forme et aux dimensions des grains requises doit s'accomplir soigneusement, afin d'ob- tenir une matière qui,après   refroidissement,possède   une den- 
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 sité plus élevée que la densité moyenne du carbure le tantale, tungstène et molybdène et nickel. Il va de soi que la tenipé- rature à laquelle les poudres pressées doivent être chauffées peut varier légèrement suivant la formule employée pour la cependant 
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 formation de l'alliage. On a constaté /bue la'température ne doit pas dépasser la température   minimum,   à laquelle se produit le retrait   maximum   du mélange en poudre.

   On peut dé- terminer cette température sans difficulté expérimentalement 
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 nour toute proportion des constituants. C'est ainsi par vexera- ple que l'on a constaté que pour un mélange représentant scn- siblement en poids 3:w \le la poutre ie carbure de tantale, 9; cn poids de la poudre de tungstène et 11 en poids lu nickel en poudre, la température dru traitement final à chaud ne doit pas dépasser, sous vide, 1.OUoC et doit être de pré- férence de 1.::>80 ,-' environ. 

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   En chauffant de la sorte les poudres pressées sous vide, le retrait   relativement   grand du mélange qui a été soumis à la pression se produit essentiellement, entièrement pendant un changementde température relativement faible voisin de   la   température finale ou   température   requise. Il convient que ce retrait se produise progressivement pour que   l'on   retire le bénéfice   maximum   de l'invention.

   Il en résulte que l'on soumet les poudres pressées, à une tempé- rature de   1.100 C   environ et qu'ensuite , on augmente progres-   sivement   et   lentement   cette température pour atteindre en l'espace   d'une   heure et demie à deux heures environ, la tem-   pérature   finale de 1.380 C environ. On peut ainsi contrôler, pour la plus grande partie, le retrait relativement grand dos poudres qui ont été soumises à la pression. 



   Le nouvel alliage ne contre pour ainsi aire pas de pores sous un grossissement de   1.500;   les microphotographies font apparaître un alliage, dont les cristallites sont dispersées de de façon intermitente mais uniforme dans une structure ou phase   sensiblement   aphanitique ou tout au moins une phase   dans   laquelle se trouventdes groins   tellement   fins qu'ils ne sont pas discernables. Cette matière intermittente est riche en nickel et contient probablement une partie ou la totalité du tungstène et du molybdène ou une partie du carbure de tan- tale qui peut être dissous dans l'alliage riche en nickel. 



     ,le   nouvel   alliage   est   remarquablement   dur, résistant et tenace. Sa dureté Rockwell A sous une charge de 60 Kilos à l'échelle C oscille entre   87   et   91.   La dureté Brinnell d'un   morceau   d'alliage de 3/8 pouce sur 1/5 pouce, mesurée entre des supports distants   de 9/16   pouce est comprise entre 2.300 et   2.600.   

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   On a constaté que les copeaux   d'une   pièce traitée par un outil en alliage nouveau, par exemple d'acier ou d'alliage d'acier,     une:   vitesse de 123 pieds par minute par exemple, ou plus, ne collent pas à l'outil; qu'ils n'entraînent pas quand on les enlève de petites particules de la matière de l'outil; qu'ils n'usent pas ce dernier et n'y forcent pas de cratères, ce qui aurait   cornue   conséquence d'user l'arête tranchante de l' outil en la privant de la matière qui la soutient. De cotte façon , on évite de devoir aiguiser fré- quemment et l'.on évite   aussi   les défauts dus à l'usure de l'outil ou à la formation de cratères dans ce dernier. 



   L'alliage résiste, d'une façon   générale, à   l'action   chimique   des matières ou composés que l'on emploie générale-   ment   conme refroidissants, tels que l'acide   lactique.   En ré- alité, les produits chimiques qui ordinairement attaquent certains des constituants tels que l'acide nitrique et l'hy- droxyde de sodium paraissent n'avoir que peu ou pas d'action sur   l'alliage.   



   Pour montrer la ténacité de l'arête tranchante des ou- tils fabriqués avec le nouvel alliage, on dira que l'on a constaté qu'une fraise à dix lames de cinq pouces   composée   d'un alliage conforme à l'invention peut servir à dégrossir un bloc d'acier S.A.E. de   4   " x 12" en pratiquant une   taille   de 1/16' pouce de profondeur à une vitesse de table ou de support de   32,5"   par minute et à une vitesse de coupe de tours par minute sans former de cratères et sans qu'il y ait une augmentation relativement rapide de la consom-   ,r.ation   de force motrice dans les tailles successives.

   la con- sommation de force motrice pour les diverses tailles qui vient   d'être   exposée est donnée à titre d'exemple ci-dessus pour   montrer   la   résistance   ou ténacité de l'arête tranchante de ces outils. 

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   Il en résulte   qu(un   alliage qui possède les qualités re- quises   de   dureté et de force, de   résistance   et d'inertie   chimi-   que et qu'on peut le fabriquer facilement sous forme de frag-   ments   que l'on peut fixer sans difficulté au corps d'un outil pour en former un outil complet résistant à la formation de cra- tères, n'exigeant pas un aiguisage fréquent ou un remplacement fréquent. 



   REVENDICATIONS. 



   I. Alliage dur et tenace composé d'un carbure d'un métal dur et réfractaire du cinquième groupe du système périodique, d'un métal du sixième groupe du système périodique et   d'un   ou plusieurs métaux du groupe du fer.

Claims (1)

1. 2. alliage conforme à la revendication 1, composé en fait entièrement je carbure de tantale et en supplément de tungstène ou de molybdène et de nickel, la teneur en tungstène et en nickel ou en molybdène et en nickel ne dépassant pas 25% en poids de l'alliage. alliage conforme à la revendication 1, composé de car- bure de tantale ne représentant pas plus de 90% en poids de l'alliage et de tungstène ou de molybdène et de nickel qui forment son complément.

   Alliage conforme à la revendication 1, sensiblement exempt de pores sous un grossissement de 1.500 fois et composé sensiblement de 9% en poids de tungstène ou de molybdène, sensiblement 11% en poids de nickel et sensiblement 80% en poids de carbure de tantale.

   5. alliage dans lequel la proportion de nickel dépasse la proportion de tungstène ou de molybdène.

   6. alliage conforme aux revendications précédentes, qui comporte une phase sensiblement aphanitique et une matière riche en nickel dispersée uniformément et de façon intermittente dans <Desc/Clms Page number 7> la dite phase, le nickel de la dite matière riche en nickel représentant moins de 25% en poid.s de l'alliage total.

   7. alliage conforme aux revendications précédentes, dont la densité réelle est plus élevée que la densité moyenne de ses constituants et composé principalement de carbure de tan- tale qui contient jusqu'à 25% en poids de nickel et de tungstè- ne ou de nickel et de molybdène dispersés de façon uniforme dans le dit carbure de tantale.

   8. alliage conforme aux revendications précédentes, composé de carbure de tantale et de cristallites riches en nickel distribuées de façon uniforme dans le carbure de tantale dans la proportion maximum de 90% en poids du carbure de tantale et minimum de 10% en poids des cris faillies riches en nickel.

   9. alliage conforme aux revendications précédentes,conte- nantune matière riche en nickel formée sur place dans l'al- liage et du nickel et du tungstène ou d.u nickel et du molybdène dans les proportions suivantes, en poids de l'alliage : nickel sensiblement 11%, tungstène et molybdène, sensiblement 9%.

   10. alliage conforme aux revendications précédentes, dans lequel le nickel représente plus do la moitié de la matière riche en nickel , dont question formée par intermittences dans l'alliage.

   11..Procédé de fabrication d'alliage conforme aux revend.i- cations précédentes, qui consiste à chauffer un mélange composé de carbure de tantale, de nickel et de tungstène ou de molybdène réduits à l'étatde poudre à une température à laquelle commence à se produire sous vide un retrait appréciable et ensuite à é- lever lentement la température du mélange sous vide jusqu'à 1.380 C, afin de contrôler le retrait du mélange.

   12. Procédé de fabrication 6'alliages conformes aux reven- dications précédentes, consistant à. chauffer un mélange composé <Desc/Clms Page number 8> de 25% en poids de nickel et de tungstène ou de nickel et de molybdène, sous vide à une température d'environ 1.100 C et ensuite à élever lentement la dite température, sous vide, pour la porter de 1.100 C à 1.380 C, grâce à quoi le nickel et le tungstène ou'le nickel et le molybdène sont dispersés , de fanon uniforme dans le carbure de tantale .

   1@. Procédé de fabrication d'alliage conforme aux reven- dications précédentes,qui consiste à disperser sensiblement 11% en poids de nickel et 9% en poids de tungstène ou. de molybdène dans sensiblement 80% en poids de carbure de tantale et à chauf- fer les dits nickel, tungstène, ou molybdène et carbure de tan- tale sous vide à une température inférieure au point de fusion de cas divers constituants.

   14. Alliage dur et tenace conforme au mémoire du présent brevet.

   15. Procédé de fabrication d'alliage dur et tenace essen- tiellement comme ci-décrit.