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Procédé de fabrication d'alliages cuivre-zinc durs, et allia- ges fabriqués par ce procédé.
La présente invention concerne la fabrication d'al- liages dont le cuivre est le constituant principal et le zinc un constituant secondaire.
Elle a pour but de combiner ces alliages avec d'au- tres métaux, afin de procurer une matière ayant des propriétés telles qu'on puisse l'utiliser à toutes les fins auxquelles servent les alliages cuivre-zinc, et qui en outre soit modi- fiée, par un traitement thermique convenable, de façon à lui donner une dureté et une résistance très supérieures à celles
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des alliages, cuivre-zinc ou des modifications de ces alliages, connus jusqu'à présent.
La possibilité d'améliorer les propriétés de ces alliages par un chauffage à des températures déterminées, très élevées, suivi d'un refroidissement à une allure conve- nable et un réchauffage à des températures déterminées, moins élevées, est connue dans le cas de divers alliages tels que la duralumine et les alliages cuivre-nickel-aluminium.
On l'attribue généralement à la présence de constituants entr@@ en solution aux températures élevées, maintenus en solution par un refroidissement rapide, et précipités de leur solu- tion lors du réchauffage à une température convenable.
Or, on a constaté que les alliages alpha de cuivre- zinc contenant jusqu'à 37% de zinc peuvent être durcis et rendus plus résistants par un traitement thermique, si on les additionne de proportions convenables de nickel et d'alu- minium. La proportion de nickel doit être d'au moins 2% et celle d'aluminium d'au moins 0.5%, de préférence 1 à 3%. Il est avantageux que la teneur en nickel, qui peut atteindre 30%, soit au moins trois fois plus forte que celle en alu- minium.
Le dosage correct des teneurs en nickel et en alu- minium des alliages cuivre-zinc, et le traitement thermique auquel on soumet ces alliages, constituent l'essence de la présente invention. L'addition de nickel et d'aluminium aux alliages cuivre-zinc, dans le but de produire des alliages susceptibles d'être durcis par un traitement thermique con- forme à l'invention, conduit à des alliages du type nickel- argent.
Suivant un exemple d'exécution de la présente in- vention, on prépare un alliage contenant 72% de cuivre, 21%
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de zinc, 5. 2% de nickel et 1.8% d'aluminium, lorsqu'on peut considérer comme un laiton alpha dans lequel on a substitué du nickel et de l'aluminium à une partie de la teneur en zinc.
Si on chauffe à 900 C. cet alliage, dont la dureté à l'état écroui est de 210 à l'essai au poinçon, on constate que sa dureté se trouve appréciablement influencée par l'allure de son refroidissement jusqu'à la température ambiante. Lorsqu'on le refroidit brusquement à l'eau, sa dureté tombe à 80 envi- ron,le refroidissement rapide à l'air en réduit la dureté à environ 90, et lorsqu'on refroidit cet alliage très lente- ment dans un four, il possède une dureté de 120 environ. Par contre, si on réchauffe cet alliage à une température infé- rieure à 300 C pendant deux heures environ, son coefficient de dureté ne varie guère, mais il commence à durcir lorsqu'on dépasse cette température. On obtient, par exemple, une dureté de 180 environ en réchauffant à 500 C. un alliage refroidi brusquement à l'eau.
Si on dépasse appréciablement la tempé- rature de 500 C, l'alliage recuit et s'amollit.
On peut accroître encore la dureté et la résistance d'un alliage doux, brusquement refroidi à l'eau, en l'écrouis- sant et en le réchauffant ensuite longuement à une température inférieure à celle où il s'amollit. On peut, par exemple, accroître de 80 à 212 la dureté de l'alliage en question, brusquement refroidi à l'eau,,en le travaillant à froid, par laminage, par exemple, et porter ensuite sa dureté à 258 par un réchauffage à 3000 C. durant vingt heures.
Les exemples suivants, d'alliages types susceptibles d'être durcis par un traitement thermique,font ressortir plus clairement la portée de la présente invention. Le ta- bleau 1 donne la composition de cinq alliages différents, et le tableu 2 les coefficients de dureté correspondant auxdifférentes phases de la fabrication:
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Tableau 1.
---------- (Composition en pourcents, en poids)
EMI4.1
¯¯-¯¯¯¯--¯¯¯¯-¯¯¯----------------------------------¯¯ ' Alliage ' Cu. Zn. Î Ni. Al.
------------L--------- .####.#-###########.-####--#--#--###-#
EMI4.2
<tb> No. <SEP> 1 <SEP> 72 <SEP> 21 <SEP> 5.2 <SEP> 1.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> No.2 <SEP> 66 <SEP> 22 <SEP> 10 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> No.3 <SEP> 60 <SEP> 18 <SEP> 20 <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> No.4 <SEP> 78 <SEP> 10 <SEP> 9 <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> No.5 <SEP> 80 <SEP> 10 <SEP> 8 <SEP> 2
<tb>
Tableau 2.
(Dureté au poinçon)
EMI4.3
------------ 1------------- -------
EMI4.4
<tb> Après <SEP> re- <SEP> Traitement <SEP> Travail <SEP> à <SEP> Traitement
<tb>
<tb>
<tb> froidisse- <SEP> thermique <SEP> froid <SEP> après <SEP> thermique
<tb>
<tb> ment <SEP> à <SEP> après <SEP> re- <SEP> ; <SEP> refroidis- <SEP> après <SEP> tra-
<tb>
<tb>
<tb> Alliage <SEP> 1-'eau,de- <SEP> i <SEP> froidisse- <SEP> sèment <SEP> à <SEP> vail <SEP> à <SEP> froid;
<tb>
<tb>
<tb> puis <SEP> 900 C <SEP> ment <SEP> à <SEP> il'eau.
<tb>
<tb>
<tb> d'un <SEP> allia- <SEP> l'eau.
<tb>
<tb> getra-
<tb>
<tb>
<tb> vaillé <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb> froid.
<tb>
<tb>
<tb>
No.1 <SEP> 82 <SEP> 177 <SEP> (500 C) <SEP> ; <SEP> 212 <SEP> 258 <SEP> (300 C)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> No.2 <SEP> 92 <SEP> 195 <SEP> (550 C) <SEP> 227 <SEP> 290 <SEP> (300 C)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> No.3 <SEP> 82 <SEP> 150 <SEP> (600 C) <SEP> 209 <SEP> 252 <SEP> (500 C)
<tb>
<tb>
<tb> No.4 <SEP> 68 <SEP> 193 <SEP> (550 C) <SEP> 197 <SEP> 250 <SEP> (550 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> No.5 <SEP> 72 <SEP> 193 <SEP> (550 C) <SEP> 178 <SEP> 266 <SEP> (550 C)
<tb>
EMI4.5
--------- 1----------- -------------------------- -------------
Les températures figurant au tableau 2 sont seule- ment citées pour montrer, à titre d'exemple, certains effets produits par le traitement thermique, et ne sont pas néces- sairement celles qu'il faut utiliser pour obtenir les phéno- mènes de durcissement.
En effet, la durée du chauffage joue également un rôle très important et, dans certains cas, il peut être avantageux de chauffer plus longtemps, à des tem-
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pératures plus faibles. D'autre part, les conditions dans lesquelles on effectue le traitement thermique en vue d'obte- nir le maximum de durcissement, varient suivant les alliages.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication d'alliages cuivre-zinc durs, consistant à soumettre un alliage alpha de cuivre et de zinc contenant jusqu'à 37% de zinc, au moins 2% de nickel, et au moins 0.5% d'aluminium, à un traitement thermique consistant à chauffer cet alliage à une température de l'ordre de 800-900 C puis à le refroidir rapidement, et à le réchauffer ensuite à une température de l'ordre de 300-600 C.