BE404667A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS AUX COMPOSITIONS METALLIQUES DURES ET à LEURS PROCEDES DE FABRI-   -CATION.-   
La priorité du brevet déposé en France le 19 Août 1933 par la   COMPAGNIE   LORRAINE de CHARBONS pour l'ELECTRICITE, est revendiquée pour cette demande en vertu de la Convention Internationale de   1883'-   
L'expérience a montré que les coupes extra-rapides sur les diffé- rents aciers, surtout sur les aciers les plus deux, ne peuvent 'être réalisées au meilleur marché possible au moyen des alliages frittes, aujourd'hui classique, à base des carbures de tungstène et du cobalt ou d'un autre métal:

   du groupe du fer- Au contraire, il suffit de substituer dans ces alliages, et poids pour poids quelques unités pour cent de carbure de titane CTi aux carbures de tungstène CW et CW2, par exemple de 5 à 30%, pour obtenir des outils de coupe beaucoup plus durs et qui tiennent aux plus grandes vitesses industrielles dans l'usinage des 

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 aciers* Des alliages ternaires de carbures de tungstène, de carbure de titane et de cobalt ou autre métal du même groupe, ont été décrits* 
On sait d'autre part que les carbures de tungstène agglomérés avec des alliages du type stellite :

   cobalt, tungstène, avec présence facultative de molybdène, chrême, vanadium, manganèse, fer et carbone, ont permis de créer des outils particulièrement't enances, très durs, et qui   conviaient   à l'emploi sur les fontes, trempées ou non-   Etals,   jusqu'ici, on ignorait les avantages que pouvait éventuellement présenter l'agglomération des mélanges de carbure de tungstène de titane CW, CW2 et CTi, avec un liant métallique à base de cobalt, de tungstène et d'autres métaux, ces derniers à titre facultatif- 
Suivant la présente invention, les carbures durs de tungstène et de   titane   sont agglomérés avec des alliages durs et tenaces, dont la dureté structurale est atteinte du fait seul de leur composition chimique et de leur préparation,

   mais indépendante de tout traitement thermique complémentaire- Ces alliages nouveaux présentent en outre les deux caractères suivants I  - ils permettent les usinages extra-rapides des aciers de toutes duretés ; 2  - leur ténacité, supérieure à celle des alliages connus, les rend avantageux dans le travail sur pièces coulées et incorrectement traitées, dont la du- l'et', capricieusement irrégulière dans toute l'étendue de la pièce, provoque la rupture ou la perte prématurée du tranchant, dans le cas des   outils   déjà connus* 
Afin de bien préciser le caractère et la'portée de l'invention, il en sera donné quelques exemples* EXEMPLE 1. 
 EMI2.1 
 
<tb> 



  L'alliage <SEP> est <SEP> composé <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbure <SEP> de <SEP> titane <SEP> ......... <SEP> 8% <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbures <SEP> de <SEP> tungstène....... <SEP> 80%
<tb> 
<tb> 
<tb> Tungstène................... <SEP> 6%
<tb> 
<tb> 
<tb> Cobalt <SEP> . <SEP> ............. <SEP> 6%
<tb> 
 
Les carbures de tungstène   sont   constituas par un mélange de CW et CW2, dont le taux global de carbone peut rester compris entre 5 et   6#1%.   



   Tous les constituants, en poudre fine, sont mélangés intimement, de manière à réaliser un effet d'attrition au cours du mélange, par exemple par l'emploi d'un broyeur à boulets famé- Des précautions connues doivent être 

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 prises pour empêcher l'oxydation de certains des constituante qui sont plus altérables, notamment le tungstène et le carbure   OU*   Puis, la poudre bien uni- forme et homogène obtenue est comprimée sous 2 à 10 tonnes par cm2, et les piè- ces obtenues sont durcies par   cuisson   en atmosphère neutre ou réductrice, ou encore dans le vide, la température maxima étant réglée entre 1500 et 1800 C., avec palier de 10 à 300 minutes, suivant la dureté à obtenir- On peut également effectuer un premier frittage à température plus basse,

   par exemple au-dessous de   1200 0-,   de manière à ne pas donner aux pièces leur dureté définitive, et à en permettre le dégrossissage avant le traitement durcissant final- Le refroi- dissement doit être effectué an milieu neutre ou réducteur, mais toute vitesse de refroidissement est acceptable parce qu'elle n'agit pas de façon perceptible sur la dureté, sous la seule réserve que cette vitesse n'atteigne pas celles pour lesquelles il pourrait se produire des tensions dans la matière, causes de craquelures ou de fissures lorsqu'on atteint la zone de rigidité-   EXEMPLE II#   
On peut conserver les proportions de une partie de carbure de titane pour dix parties du mélange des carbures de tungstène, et réaliser l'ag-   glomération   avec un alliage plus complexe,

   par exemple fer-cobalt-tungstène dans les proportions pondérales 2, 4, et 6, ou encore cobalt-tungstène-chrome (par exemple   6 @   5  @ 1),   cobalt-molybdène-tungstène-chrome (par exemple   6 : 2   5 : 0,5) , cobalt-tungstène-fer-vanadium (par exemple 4 : 6: 2: 0,3) etc... 



  Dans tous les cas, la température et la durée du frittage final sont réglées de manière à homogénéiser parfaitement la structure de l'alliage auxiliaire* EXEMPLE III : 
La carburation totale du titane présente des   difficultés :  le plus souvent; on obtient un mélange (ou peut-être une solution solide) du car- bure CTi avec une proportion variable d'azoture NTi.

   L'expérience a montré qu'on peut, sans inconvénient, utiliser ces produits plus complexes, à condition que le taux d'azoture reste assez bas, par exemple moins de 20% du poids total carbure de titane + azoture de titane* On a obtenu, entre autres, de bons ré- sultats avec la formule de l'exemple 1 dans laquelle le carbure CTi était rem- placé par un mélange CTi - NTi à   I#I %   d'azote environ* 

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   EXEMPLE IV#-   
Il est également possible de réaliser les différents alliages , objet de l'invention, par frittage exercé sous actions simultanées ou alterna- tives de la température et de la pression, par exemple entre 1350 et 1800  C.

   sous 50 à 200 kgs par cm2 dans le cas de   l'exemple     I#   
On a constaté que ces différente alliages sont tenaces, d'autant plus que le carbure de titane est plus pauvre en nitrure, et permettent de tra- vailler l'acier à des vitesses notablement plus élevées que dans le cas des outils aux carbures de tungstène et au cobalt, ou renfermant du carbure de tan- tale. 



   A titre d'exemple, des outils de tour, confectionnés avec des al- liages préparés suivant les méthodes décrites ci-dessus, ont permis d'usiner une billette d'acier présentant une résistance mécanique de 100 kgs par milli- mètre carré, aux vitesses moyennes industrielles ci-après : - travail d'ébauche : avance par tour   1#5   mm profondeur de coupe   2#     mm#   vitesse en mètres par minute 40 - travail de finition   t   avance pas tour 0;1   mm#   profondeur de coupa   0#5     mm#   vitesse en mètres par minutes :

   250 
Il doit être bien compris que les alliages spécifias ci-dessus ne sont donnés qu'à titre d'exemples, ils ne sont en rien limitatifs de la por- tée de l'invention* De façon générale celle-ci revendique les alliages renfer- mant du carbure da titane CTi, du carbure de tungstène CW, des teneurs faculta- tives et accessoires de carbure CW2 et de nitrure NTi, avec un alliage liant, dur par lui-même sans traitement thermique, dont l'alliage Co + W à poids égaux constitue le type le plus simple* Les proportions pondérales respectives de constituants extra-durs (carbures + nitrure) d'une part et d'alliage auxiliaire d'autre part, peuvent varier entre 97 et 78 environ pour les premiers consti- tuants et 3 à 22 % pour l' alliage auxiliaire- 
L'expérience a montré que ces alliages peuvent également être préparés par fusion et coulés,

   ou encore par imprégnation des constituants extra-dures frittés au moyen de l'alliage auxiliaire amené à l'état liquide à hautet  empérature#  

Claims (1)

1. -:- RESUME -:- 1# Produits industriels nouveaux constitués par des alliages frittés ou fondus de carbures de tungstène et de carbure ou carbo-nitrures de titane, liés par un alliage dur du genre des stellites, mais sans carbone-, Il- Modes de réalisation suivant lesquels ces alliages peuvent âtre préparés à partir des carbures durs et des métaux de l'alliage auxiliaire, comportant les variantes suivantes, associées ou non a) les carbures de tungstène tonnant un mélange de CW et CW2 titrant globale- ment entra environ 5 et environ 6#1 % de carbone- b) le carbure de titane peut renfermer du nitrure de titane jusque un titra maximum de 20 % environ- c) l'alliage de liaison, exempt de carbone, renferme du tungstène et du cobalt,

   éventuellement d'autres métaux tels que Mo, Or, Fe, V, Mn, etc...

   CI) les constituants pulvé rulents sont mélangés avec attrition, par exemple dans un proyeur à boulets; e) le frittage est obtenu par compression suivie de cuisson à haute température en atmosphère inactive ou dans le vide; f) un frittage préalable à la température plus basse peut titre exécuté pour ne donner à l'alliage qu'une partie de sa dureté maxima, et permettre de l'usiner avant le durcissement définitif; g) le frittage peut être exécuté par actions simultanées ou alternatives de la température et de la pression; h) la température maxima du frittage est choisie d'après la composition de l'al- liage auxiliaire;

   i) les alliages sont obtenus par frittage des constituants extra-durs, suivis d'une imprégnation au moyen de l'alliage des constituants auxiliaires@ ce dernier alliage étant pris liquide et au-dessus de son point de fusion to- tale; j) les alliages sont obtenus par fusion et coulée.

   III. Articles industriels nouveaux fabriqués à partir de ces alliages : outils de coupe, filières, matrices, etc....