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"Procédé d'amélioration de la résistance à l'oxy- dation superficielle d'alliages de fer-aluminium et alliagesen résultant"
La présente invention concerne un procédé dtamélioration de la résistance à l'oxydation superfi- cielle (formation de battitures) d'alliages de fer et d'aluminium. L'addition d'aluminium à du fer agit, comme on le sait, dans le sens d'une augmentation de la résis- tance à l'oxydation superf icielle. La limite de la te- neur en aluminium est, pour les alliages malléables, d' environ 15 % d'Al; elle est un peu supérieure pour les alliages coulés et peut aller jusqu'à 20 à 25 % d'Al environ. La limite inférieure est toujours de 1% d'Al.
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Des essais entrepris dans un large domaine ont Montré que la résistance à l'oxydation superficielle dcs alliages du système Fe-Al, présentant déjà une cer- taine résistance à l'oxydation, peut encore être augmen- tée dans des proportions tout à fait extraordinaires lorsque ces alliages contiennent une petite addition de Zr et/ou Ti. LI influence du Zirkonium ou du Titane a été tout d'abord déterminée au sujet d'alliages du type pré- cité contenant du titane ou du zirkonium, ou les deux métaux à la fois, en quantités décelables.
Il est apparu toutefois que la même ou sensiblement la. même augmenta- tion de la résistance à l'oxydation superficielle est obtenue lorsque, après fabrication de l'alliage additionné de titane ou zirkonium, on ne peut constater la présence que de traces des additions ou même on ne peut plus dé- celer leur présence. On peut en induire que l'effet de l'addition de titane ou de zirkonium repose sur une réac- tion qui a lieu dans le bain métallique liquide en fu- sion et qui est du type dénommé usuellement réaction de désoxydation.
On sait que l'on détermine la résistance à l'oxydation superficielle d'un alliage en mesurant le temps., dénommé "durée de vie", pendant lequel résiste de diamètre un fil de 0,5 mm./par exemple, élevé par un courant élec- trique -- une température déterminée, jusqu'à ce que ce fil soit complètement brûlé. Cette durée de vie en heures est appelée indice de résistance.
Le tableau ci-après, dans lequel de tels ré- sultats de mesure sont reproduits, montre la supériorité inhabituelle des alliages désoxydés à l'aide de Zr ou Ti.
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EMI3.1
<tb>
Composition <SEP> : <SEP> Durée <SEP> de <SEP> vie
<tb> à <SEP> 1050 <SEP> en <SEP> heures
<tb>
<tb> Fe <SEP> Al <SEP> Ti <SEP> Zr
<tb> t
<tb>
<tb> 1 <SEP> 90 <SEP> 10 <SEP> -- <SEP> -- <SEP> t <SEP> 25
<tb>
<tb> 2 <SEP> 89,7 <SEP> 10 <SEP> 0,3 <SEP> -- <SEP> 300
<tb>
<tb> 3 <SEP> 89,7 <SEP> 10 <SEP> -- <SEP> 0,3 <SEP> Ta <SEP> 200
<tb>
<tb> 4 <SEP> 85,7 <SEP> 10 <SEP> -- <SEP> 0,3 <SEP> 4 <SEP> 300
<tb>
<tb> 5 <SEP> 85,7 <SEP> 10 <SEP> 0,3 <SEP> -- <SEP> 4 <SEP> 300 <SEP>
<tb>
Alors que l'acier N 1, qui n'a été soumis à aucune désokydation, au sens de l'invention, a, à 1050 C, une durée de vie d'environ 25 heures, les aciers de même composition (Ne 2 et N 3) désoxydés à l'aide de zirkonium ou de titane tiennent pendant un temps environ dix fois plus long.
On peut,' bien entendu, également travailler avec un excès de zirkonium et/ou de titane, ce qui, comme il a été prouvé, ne nuit on rien. La présence d'autres métaux n'affecte pas non plus 1'effet de désoxydation, ce qui est surprenant. On peut, par exemple, ajouter sé- parément ou simultanément du Ta ou du Nb en proportion totale pouvant atteindre 10 %. Comme le montre par exem- ple les ? 4 et 5, la durée élevée de vie reste maintenue mais la solidité à chaud s'élève d'environ 100 %, ce qui est d'une grande importance pour l'utilisation pratique de ces alliages amenés par le procédé selon l'invention. à la plus halte résistance à l'oxydation superficielle.
Le procédé selon l'invention est, par exemple, mis en oeuvre comme suit : on fond du fer avec de l'alu- minium dans un four à induction et on fixe la température du bain à la température de coulée, on introduit alors rapidement le titane et/ou le zirkoniuni, de préférence
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sous forme d'un alliage préliminaire, et on s'efforce d'obtenir un mélange rapide en remettant en circuit immédiatement le four à Induction ou bien, quand on ne dispose d'aucun four à inauction, à l'aide d'un brassage mécanique intense. La réaction métallurgique ne nécessite que peu de temps, de sorte qu'il est possible d'opérer la coulée rapidement après cette opération.
Quoique, comme déjà Mentionné ci-dessus, une quantité de Zr et Ti en excès sur celle qui est néces- saire à la désoxydation n'est pas préjudiciable, on main- tient, et cola déjà pour des raisons économiques, les additions à une très faible proportion. Une addition de 0,1 % devrait normalement suffire et une addition de 1 % ne devrait pas être dépassés.
Exemple :
On fond dans un four à haute fréquence une charge de 50 kgs. correspondant à une analyse normale de 89,7 % de fer et 10 %d'aluminium. Après un maintien en fusion pendant une heure, on ajoute une charge de 0,5 kg. de ferro-zirkonium contenant environ 40 % de zirkonium et on remet ensuite à nouveau le four en cir- cuit pendant quelques minutes, de sorte que l'addition de zirkonium se mélange avec le bain. La matière en fusion est alors immédiatement coulée. L'acier obtenu a une te- neur en zirkonium de 0,2 % et son indice de résistance est de 200 heures.
L'amélioration de cet indice vis à vis d'un acier de même composition,obtenu dans les mômes con- ditions, mais sans addition de zirkonium, est une multi- plication par huit correspondant à un rapport des dits indices de 200 : 25.
La présente invention comprend également dans son cadre les alliages obtenus par le nouveau procédé.