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" Prooédé de préparation de substances dures et de métaux durs ".
La présente invention est relative à un procédé de prépa- ration de substances dures et de métaux durs comme les carbu- res, les borures, etc... L'un de ses objets consiste en un procédé simple, efficace et peu coûteux, et dans lequel le degré voulu de dureté n'est pas affaibli par l'addition de mé- taux auxiliaires ou de métaux liants; il est bien connu à cet égard qu'afin d'éviter une fragilité indésirable, il a été usuel d'ajouter un métal liant àu métal dur, mais teci a eu pour résultat une réduction critiquable du degré de dureté de ce métal.
Or il a été découvert, cependant, que l'on peut se dispenser de l'addition d'un métal auxiliaire à la substance dure et que, par exemple, un outil de coupe constitué d'une matière de ce genre fournit un meilleur travail qu@un outil constitué d'un métal dur usuel avec un mélange d'un métal auxiliaire .
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Suivant une caractéristique de la présente invention, on a prévu un procédé dans lequel on ajoute aux matières à partir desquelles le métal dur désiré doit être formé, un ou plusieurs métaux ou métalloïdes servant à conférer au produit final une résistanoe plus grande et à éviter une dureté ou une fragilité intempestives.
Des métaux ou des métalloïdes susceptibles d'être em- ployés comme matières d'addition sont ceux qui, soumis à un traitement thermique apptoprié, atteignent à un degré élevé de @uteté en même temps que les composants qui constituent le métal dur. Cependant, afin de compenser les différences des températures auxquelles les substances dures sont produites, et afin de donner au mélange à partir duquel la substance dure doit être formée, une forme particulièrement avantageuse du point de vue de l'obtention d'un retrait rapide et cer- tain, on peut ajouter aux matières premières une petite quan- tité, ne dépassant pas 2 % , d'un métal qui formera des cris- taux mixtes avec l'un des métaux à partir desquels la substan- ce dure doit être obtenue.
Le métal dur préparé conformément à la présente inven- tion est pulvérisé en une poudre fine, et cette poudre est comprimée de façon à prendre la forme de l'article désiré, et soumise à un traitement thermique.
Lorsqu'on met en oeuvre la présente invention, il est de la plus grande importance d'observer et de régler soi- gneusement les conditions de température dans lesquelles la substance dure se forme à partir des matières premières.
La courbe voulue de température, le degré de température at- teint pendant le traitement, et sa durée, seront choisis, bien entendu, suivant la matière particulière considérée, mais, dans tous les cas, il est très important que le début et la fin de ce traitement soient réglés soigneusement; en raison des températures élevées qui se produisent, il est désirable de prévoir des dispositifs à l'extérieur du four,
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afin de donner une indication de l'état de la matière dans ce four.
Il est nécessaire que les matières premières soient chauffées très rapidement à la température voulue, c'est-à-di- re que la courbe de chauffage doit avoir une pente très rapi- de, ce qui est obtenu, par exemple, en employant un four élec- trique qui permet d'atteindre une température élevée en une courte période de temps. De cette manière la substance dure se forme rapidement, et cette caractéristique constitue une partie importante de la présente invention, en ce sens que l'on provoque ainsi un retrait énergique de la masse, ce retrait, suivant la composition de la masse, étant quelque- fois aussi considérable qu'un cinquième de la masse totale.
.Le retrait en question ne se produit pas toujours d'une manière uniforme, et il est en conséquence important de veil- ler de l'extérieur du fourneau sur son commencement, et de s'assurer ,une fois que le retraita commencé, qu'il progres- se presque toujours uniformément jusqu'à ce qu'il s'achève en une courte période de temps et dans une gamme étroite de température.
Dès que le retrait s'est achevé, on peu de temps après, il ne se produit plus d'accroissement de température du four, mais la température se maintient pendant quelques temps au degré atteint à la fin du processus' de retrait, et le chauf- fage du four cesse lorsque le retrait est achevé, ou peu de temps après. Il est très important que, dans chaque cas par- ticulier ,les périodes de traitement soient bien fixées,et ensuite maintenues,$tant donné qu'elles ont une influence sur la qualité de la substance dure, et il a été trouvé que seules les substances qui subissent un fort retrait au cours de leur production,fournissent des métaux durs ayant une capa- cité élevée de coupe .
La matière dure ainsi formée est finement pulvérisée sans addition d'une matière auxiliaire quelconque, ce processus
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étant très facile à mettre en oeuvre, étant donné quele produit se désintègre très facilement. La matière fixe pul- vérisée est ensuite comprimée de façon à prendre la forme désirée, et finalement elle est chauffée, par exemple dans un four électrique, jusqu'à une température élevée dont le degré dépend de la composition du mélange dur de substances;
cependant, étant donné que des variations de l'âge des élé- ments de chauffe peuvent provoquer des variations des tempé- ratures atteintes dans le four, la durée nécessaire du traite- ment thermique est déterminée de préférence par le retrait de la matière soumise au traitement,tout comme dans le cas du traitement thermique initial des matières premières.
Pour la formation des substances dures, on peut faire usage d'un métal, conjointement avec un ou plusieurs autres métaux, ou métalloïdes, ou des composés en parties métalli- ques du quatrième au sixième groupe du système périodique, ou avec du bore ou ses composés. Des substances dures ayant la même structure ont pour résultat la formation de cristaux mixtes et, si les composants existent en proportions molécu- laires, on obtient en général une accroisement de dureté accompagné d'une résistance plus grande.
Il est, cependant, fort important, de mélanger les métaux utilisés pour la for- mation des substances dures, de manière à atteindre un très faible degré de conductibilité calorifique dans le produit final, et cette caractéristique se rencontre souvent dans les substances dures qui ne conduisent pas à la formation de cristaux mixtes.
Il est évident que le présent procédé offre de très grands avantages en raison de sa simplicité, si on le compare avec le procédé beaucoup plus difficile et coûteux de prépara- tion des métaux durs à l'aide d'une teneur en métal accessoi- re ; dans ce dernier procédé, on ne peut employer, comme matiè- res premières , que les composés métalliques les plus purs, qui doivent être réduits en métaux, en outre des opérations de mélange qui durent plusieurs jours sont nécessaires,et @
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néanmoins, ne peuvent pas assurer une homogénéité suffisante mais aboutissent à un manque d'uniformité du produit final.
Avec le procédé conforme à la présente invention,on peut utiliser avec des résultats satisfaisants des métaux impurs ayant une teneur en métal de 96 % ,on élimine entièrement les opérations séparées de mélange, étant donné que la totali- té du mélange est convertie en substances dures, ce qui cons- titue un processus simple mis en oeuvre en un temps relati- vement court. Il s'ensuit, de plus, qu'en raison de ces grands avantages,le'présent procédé est très économique et permet de préparer à très peu de frais des métaux durs de première classe.