BE396006A - - Google Patents

Description

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  Procédé permettant d'éviter la cristallision en gros grains lors de la solidification de pièces métalliques coulées. 



   La cristallisation d'un métal ou d'un alliage part, comme on le sait, de différents points isolés que l'on désigne sous le nom de germes. Au cours de la soli- dification du métal ou de l'alliage, le nombre de ces germes détermine la grosseur du grain. Le nombre des germes existants et de ceux qui se produisent spontanément se trouve être, pour beaucoup d'all.iages, si minime qu'il se forme un gros grain ou grain grossier. Le gros grain di- minue l'aptitude de l'alliage à être moulé sans enlèvement des copeaux, ou rend même ce moulage absolument impossible n 

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 et nuit aussi, en outre, aux propriétés mécaniques des alliages. 



   Parmi les mesures employées pour combattre cette granulation grossière, on a eu recours à un refroidisse- ment accéléré et à une basse température de coulée. Toute- fois, la première de ces mesures n'a évidemment d'action qu'autant que les blocs de fonderie sont de sections transversales faibles. L'efficacité de la seconde mesure n'est pas suffisante pour tous les cas. En outre, l'ob- servation de cette mesure entraîne, surtout lorsqu'il s'agit de oouler de grosses unités, des difficultés considérables. 



   Conformément à l'invention, la granulation gros- sière se trouve réduite par ce fait qu'on augmente par voie artificielle les germes présents dans le métal liquide au moyen d'additions, qui font que la texture du bloc cou- lé prend un grain fin et que le façonnage par forgeage, la- minage, étirage ou autres opérations analogues d'usinage, se trouve facilité ou meme pour la première fois rendu possible. 



   La production de ces germes peut être absolument assurée par l'inoculation de différents vaccins. Ce qui est le plus efficace, c'est l'addition de sortes de cristaux qui sont semblables ou isomorphes par rapport à ceux qui se produisent au cours de la   oristallisation   de la masse fondue. 



   Cette multiplication des germes est réalisée de la fagon la plus simple par l'addition au bain fondu de morceaux du même alliage à l'état solide. L'addition doit se faire après achèvement du traitement métallurgique de l'alliage, de la désoxydation, de la dégazéifioation et autres opérations analogues. Ces morceaux, qui peuvent être désignés sous le nom de véhicules de germes, doivent se 

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 dissoudre dans le bain dans une mesure suffisante pour que, après la solidification, il n'apparaisse plus de parties non fondues, car autrement la pièce coulée présenterait des défauts. Toutefois, il reste encore dans la masse fon- due des germes qui sont beaucoup plus diffioile à fondre et qui, à la solidification, croissent sous forme de cris- taux et produisent ainsi un grain fin.

   Le nombre des germes qui restent est d'autant plus grand que le grain de la ma- tière constituant le véhicule de germes est plus fin. Mais, ces germes se dissolvent aussi graduellement, de sorte que le nombre de germes est d'autant plus grand que le temps qui s'écoule entre l'addition du véhicule de germes et la solidification est plus court.

   Si la vitesse de dis- solution ou de fusion des germes des morceaux du même al- liage est trop grande ou si la période qui s'écoule entre l'addition du véhicule de germes et la solidification des alliages ne peut, pour des motifs quelconques, être choi- sie assez courte pour permettre d'obtenir un grain suffisam- ment fin, l'alliage ajouté ou alliage additionnel peut éga- lement différer quelque peu de la composition de la masse fondue, de telle sorte qu'on obtienne un point de fusion plus élevé pouvant être situé jusqu'à environ 50  au-des- sus du point de fusion de l'alliage principal. 



   La destruction nuisible des germes est d'autant plus faible que la température du bain au moment où on ajoute le véhicule de germes est plus basse. C'est sur ce fait   qu'il   suffit de se baser pour régler la tempéra- ture de coulée. Celle-ci doit être aussi basse que pos-   sible,.   mais elle doit cependant être encore suffisamment élevée pour que les véhicules de germes ou porte-germes   uissent   encore être dissous d'une manière irréprochable. 

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  Dune façon générale, une modification de la température de coulée n'est pas   nécessaire'.   



   De même, tout mouvement du bain succédant à l'adjonction du véhicule de germes détruit ces derniers. 



  Les mouvements se trouvent être les plus réduits lorsque le véhicule de germes se trouve dans le moule de coulée (coquille ou moule en sable) et ne se dissout par fusion pour ne laisser que des restes de germes qu'au moment de la coulée du métal liquide dans le moule. Le véhicule de germes ou porte-germes peut être fixé dans le moule, par exemple sou-s la forme de barres ou de fils. Le nombre des barres et leur épaisseur doivent être choisis suffi- samment grands pour que le mouvement du bain dans le moule suffise pour répartir uniformément les germes, ce dont on peut s'assurer de temps en temps par de simples essais. 



   Par exemple, on a observé un affinement considérable du grain avec un bain d'acier fondu de 4 tonnes, con- tenant 4% de-silicium, coulé dans une coquille de 500 x 500 mm de section transversale de lingot avec des épaisseurs de barres allant de 5 à 20 mm, 10 barres au total ayant été réparties sur la section tranaversale du lingot. 



   Dans les bains de zinc fondu qui, comme on le sait, ont fortement tendance à se transcristalliser, la transcristallisation d'une masse fondue de 20 kg a été, pour ainsi dire, totalement empêchée lors de la coulée dans une coquille ronde de 100 mm de section transversale de lingot, grâce à l'introduction de 4 fils de 1 mm d'épaisseur. 



   Il faut, le cas échéant, donner une épaisseur moindre à la barre dans le voisinage de la paroi à re-   froidir.   l'épaisseur des barres du véhicule de germes 

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 doit être adaptée à l'épaisseur de paroi du bloc, en ce sens qu'elle doit être d'autant plus grande que la seo- tion transversale du bloc est plus grande car, autrement, les véhicules de germes fondraient trop rapidement et, pendant la grande durée de solidification, une grande par- tie des germes restants serait également détruite. 



   Avec oette disposition du véhicule de germes, on peut renoncer au refroidissement rapide des oôtés par l'emploi d'une ooquille qu'il est d'usage d'employer pour les lingots destinés à la forge, et employer à sa place un moule en sable. Par ce moyen, les tensions internes qui sont très grandes dans les gros lingots à refroidis- sement rapide, deviennent beaucoup plus faibles. 



   Il a déjà été dit ci-dessus que les véhicules de germes sont ajoutés sous forme de moroaux qui, en rai- son de la chaleur dont on dispose, peuvent être fondus jus- qu'à un   dégré   tel qu'il ne reste dans le bain que des ré- sidus de faibles dimensions mais nombreux. Ces résidus sont d'une grosseur microscopique ou ultra- microscopique qui suffit encore à la formation des germes. La forme et les dimensions exaotes des matières à introduire, telles qu'elles conviennent à chaque cas particulier, peuvent, dans la pratique, être déterminées facilement par un simple essai. Dans ce but, on introduit, lors d'un essai préala- ble, des barres de différentes épaisseurs et on se rend compte alors par observation microscopique aveo quelle épaisseur de fil une fusion complète ou presque complète a lieu. 



   La quantité de matière à ajouter à titre de vé- hioule de germer varie et ne peut être indiquée que oomme point de départ ou comme basse ; la limite inférieure de l'effioacité se situe aux environs de 0.1   %   de la pièce de 

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 fonderie. La quantité de germes'ajoutée peut, toutefois,      être sensiblement plus grande et comporter, par example, jusqu'à   5     environ.   



   Dans le cas où la matière oonstituant le véhiou- le de germes se oorrode faoilement ou s'oxyde dans une forte mesure lorsqu'on la ohauffe, ce qui se traduit, lors du contact aveo la masse fondue, par la production de gaz ou tout au moins de parties imoomplètes, on peut munir cette matière d'un revêtement proteoteur. 



     Au   lieu de disposer le véhicule de germes dans le moule de ooulée, on peut encore effectuer son addition en projectant de petite morceaux du véhicule de germes dans le jet de coulée. 



   Les deux procédés disposition du véhicule de germes dans le moule et projeotion dans le jet de coulée ou addition dans la poche, peuvent également être oom- binés. Il y a avantage ioi à augmenter l'addition dans le jet de   ooulée   vers la fin de la ooulée. Il est bon, en outre, de donner au diamètre du lingot une plus grande valeur en haut qu'en bas pour éviter la retassure.

Claims (1)

1. Revendications.

   1 ) Procédé permettant d'éviter la cristalli- sation en gros grains lors de la solidification' de pièces métalliques ooulées qui doivent être soumises à une confor- mation sans enlèvement des copeaux, caractérise par le fait que les germes présents dans le métal liquide sont multi- pliés artificiellement.

   2 ) Procédé oomme spécifié sous 1 caractérisé par le fait que, en vue de la formation de germes, on ajoute à la masse fondue une matière solide constituée par des cristaux de même sorte que ceux qui se forment lors de la solidification ou qui leur sont isomophes; 3 ) Procédé comme spécifié sous lo caractérisépar le fait que ces germes sont engendrés par l'addition de morceaux solidifiés - les véhicules de germes - du même alliage que celui du bain, après achèvement des opé- rations métallurgiques éventuelles (alliage, désoxyda- tion, dégazéification, etc...), de telle manière que la matière constituant le véhicule de germes soit fondue par la chaleur disponible du bain à un degré suffisant pour qu'il ne subsiste plus dans le bain que des restes, petits mais nombreux,

   d'une grosseur suffisante pour la formation de germes.

   4 ) Procédé oomme spéoifié sous 1 caractérisé par le fait qu on emploie, oomme véhicule de germes, à la place de l'addition de moroeaux du même alliage, des morceaux d'une oomposition analogue, mais présentant un plus point de fusion un peu/élevé qui, d'une manière gé- nérale, peut s'élever jusqu'à 50 environ au-dessus du point de fusion de l'alliage.

   5 ) Procédé comme spécifié sous 1 caractérisé par le fait que les véhicules de germes sont constitués par une matière à grain fin.

   6 ) Procédé comme spéoifié sous 1 caractérisé par le fait que les véhicules de germes sont placés avant la coulée dans le'moule (par example moule de sable ou <Desc/Clms Page number 8> ooquille) et y sont éventuellement fixés, de manière à ne fondre que lorsque le niveau du liquide est atteint.

   7 ) Procédé comme spéoifié sous 1 caractérisé par le fait que dans le -,voisinage de la paroi refroidissan- te, le véhicule de germe est prévu plus mince qu'au mi- lieu du moule de coulée.

   8 ) Procédé oomme spécifié sous 1 oaraotérisé par le fait que, pour éviter l'oxydation au moment du chauffa- ge à la température de fusion ou une attaque oorrosive au cours du séjour en magasin, les véhicules de germes sont pourvus d'une oouohe protectrice.

   9 ) Procédé comme spécifié sous 1 caractérisé par le fait que le véhicule de germes est projeté dans le jet de coulée.