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"METAL A BASE DE PLOMB POUR COUSSINETS".
Il est connu de durcir du plomb par des additions d'al- calis terreux et d'aloalis et de lui conférer ainsi des pro- priétés qui le rendent aptes à l'usage comme métal pour cous- sinets au lieu des métaux connus pour coussinets renfermant en qualité de métal de base de l'étain coûteux. Pour obtenir une dureté suffisante à l'état coulé, de 24 à 40 kgs/mm2, on ajouta d'abord des additions d'alcalis terreux (Ca,Ba,Sr) @ de 2 à 4% et des additions d'alcalis de plus de 0,2%.
La résistance insuffisante de ces alliages à la corrosion,qu'on attribua principalement à leur haute teneur en baryum,condui- ait à ce qu'on diminua les teneurs en alcalis terreux loin au dessous de 2% et qu'on ajouta, au lieu du baryum, considéré comme favorisant particulièrement la oorrosion,jusqu'à 0,05%
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de lithium exerçant une action fortement durcissante. On proposa des alliages renfermant du lithium avec moins de respectivement 0,5% d'alcalis terreux et d'autres alcalis (Na et K) et le brevet autrichien N I06208 propose de tels alliages avec jusqu'à I% de sodium et/ou de potassium et en outre avec des alcalis terreux,principalement du calcium.
Les teneurs en alcalis et en alcalis terreux furent mainte- nues dans les alliages exempts de baryum suivant ce dernier brevet, à peu près à une hauteur égale. Comme exemple on y cite :
0,5% Ca, 0,6% Na, 0,04% Li et 0,4% Ca, 0,3% Na, 0,05% Li
Le brevet allemand N 518395 proposa alors, comme compo- sition particulièrement avantageuse et optimum des alliages pour paliers de cette classe:
0,65 à 0,73% de Ca, 0,58 à 0,66% de Na et 0, 03 à 0,05% de Li, ainsi qu'une teneur en aluminium de jusqu'à 0,3%.Etant donné que des hautes teneurs en baryum étaient jugées responsables de la corrosion,on évita le baryum,malgré que les bonnes propriétés de glissement dues à cette composante étaient connues.
Le métal pour coussinets exempt de baryum,suivant le brevet allemand N 5I8395, a donné, a-ores un certain temps, de très bons résultats dans la pratique, au point de vue dureté à l'état oou- lé, dureté à l'état chaud, résistance à la rupture par traction, allongement ,aptitude au refoulement, résistance à la flexion et bonnes propriétés de glissement, et il a été employé déjà depuis de nombreuses années comme métal pour coussinets. Il possède cependant un défaut. Sa haute teneur en calcium élève son point de fusion à une hauteur telle qu'il doit tre coulé à 560 jusqu'à 580 C. Dans ces conditions les composantes dur- cissantes,principalement le sodium et le lithium,sont facilement brûlés si l'on ne prend pas des mesures de précautions spéciales.
On recommanda par conséquent d'abriter le métal contre les accès
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d'air et l'évitement d'une surchauffe du bain lors de la cou- lée. Les pertes de dureté peuvent acquérir une valeur très con- sidérable lorsque le métal est porté à des températures d'une hauteur inadmissible et qu'il est maintenu pendant trop long- temps dans ces conditions.En outre le métal perd en dureté par suite d'un changement de texture en cas d'un chauffage très pro- longé à 80 jusqu'à 110 C, ce qui peut se produire en cours de travail par la chaleur de frottement.
Or,il a été/trouvé, que la perte en dureté de l'alliage lors de la refonte et aussi le déduroissement ou diminution de dureté par la chaleur sont provoqués,ce qui est un fait surprenant,par la teneur en sodium située au dessus d'environ 0,22% et par la teneur en lithium supérieure à environ 0,02%.
Par conséquent,le problème qui se posait était de remplacer l'aotion durcissante de la teneur en sodium supérieure à 0,22% et de la teneur en lithium supérieure à 0,02%,par d'au- tres éléments à activité durcissante,sans porter préjudice aux autres propriétés du métal pour coussinets. Une conception nouvelle et surprenante a conduit à introduire dans l'alliage, pour augmenter sa dureté,du baryum redouté à cause de la faible résistance à la corrosion,qu'on le supposait avoir dans le plomb.
On a reconnu que ce n'est pas la haute teneur en alcali terreux,particulièrement en baryum, dans le plomb, qu'il faut rendre responsable comme telle de la faible résis- tance à la corrosion,mais sa combinaison avec les alcalis, particulièrement avec du sodium et du lithium,surtout lorsque la teneur en alcali est supérieure à celle correspondant à la solubilité dans le plomb à la température de chambre, c'est à dire pour le sodium supérieure à 0,22% et pour le lithium supérieure à 0,015 jusqu'à 0,02%. Dans le cas de conservation dans de l'air saturé d'humidité,les alliages renfermant de l'al- cali terreux exempts d'alcalis et ceux renfermant moins que 0,22% de sodium et/ou moins que 0,02% de lithium, avec I à 2% d'al-
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oali terreux,
-en cas d'absence d'alcali aussi avec une plus forte teneur en alcali terreux,,-sont suivant les con- ceptions formant la base de la présente invention,plus sta- bles ou plus résistant.: à la corrosion que les alliages renfermant 0,5 à, 1% d'alcali terreux,mais plus que 0,22% e sodium et/.,ou plus que 0,02% de lithium.
Sur la base de cette découverte on forma,suivant l'in- vention,des alliages à, base de plomb pour métaux à coussinets, renfermant I à 3%,préférablement I à I,5%,d'au moins deux alcalis terreux,préférablement de calcium et du baryum,- en cas d'absence d'alcali aussi plus,jusqu'à environ 4% de métal d'alcalinoterreux,préférablement plus de baryum que de calcium,-et pas plus que 0,25% des métaux alcalins connus, préférablement endéans les limites de solubilité à la tempé- rature de chambre, parmi eux pas plus que 0,22% de sodium et sans lithium ou avec une teneur de lithium pas supérieure à
0,015 jusqu'à 0,02%.
Ces alliages présentent, à côté de duretés suffisamment élevées, point ou seulement peu de dé- durcissement par suite d'un chauffage relativement prolongé, sont bons,c'est à dire qu'ils se prêtent à une refonte réité- rée sans pertes de dureté, ou seulement avec des pertes de dure- té, ou seulement avec des pertes de dureté sans importance, et résistent à la corrosion.
Un alliage préparé suivant la présente invention, renfermant par exemple 0,70% de calcium, 0,47% de baryum, 0,38% de strontium, 0,20% de sodium et envi- ron 0,05% d'aluminium,possède,après un revenu d'environ trois semaines par vieillissement à la température de chambre, une dureté d'environ 24 unités Brinell .Pendant 10jours de chauf- fage à environ 90 C il ne subit point,-contrairement à l'allia- ge suivant le brevet allemand N 5I8395 renfermant par exemple
0,71% de Ca, 0,61% de Na, 0,038% de Li et environ 0,05% d'al, et contrairement à l'alliage suivant le brevet autrichien N 106208 renfermant par exemple 0,43% de Ca, 0,39% de Na, 0,
05% de Li et 0,05% d'Al,- de dédurcissement irréversible
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par vieillissement à la température de chambre,mais même une augmentation ultérieure de la dureté .d'environ 3 unités Brinell. Par contre,le premier des dits alliages connus, suivant le brevet allemand N 518395 perd par le trai- tement thermique environ IO unités Brinell et le second, oomposé suivant le brevet autrichien N 106208 environ 7 unités Brinell.
L'alliage suivait l'invention peut être refondu dix fois et plus,pratiquement sans perte de dureté. Lors d'un entre- p8t à titre d'essai de plusieurs semaines dans de l'air saturé d'humidité,le nouvel alliage se corroda moins que ceux connus suivant le brevet allemand N 518395 et suivant le brevet autrichien N 106208, malgré qu'il renferme un total 2 à 3 fois plus grand en alcalis terreux,parmi lesquels aussi du baryum. Suivant les connaissances qu'on avait jusqu'à présent sur les alliages plomb-alcalis terreux renfermant du baryum cet effet ne pouvait pas être prévu.
La dureté'du nouvel alliage peut encore être augmentée, - dans des buts qui rendent désirable une dureté supérieure, aussi sans traitement thermique,-par une addition de cadmium, préférablement en quantités de 0,5 à 1%. La dureté supérieure ainsi obtenue est stable au chauffage relativement prolongé et aussi à la refonte réitérée. De même,la résistance de l'alliage à la corrosion n'est pas influencée désavantageu- sement par l'addition du cadmium.
Le grand progrès réalisé dans la stabilité des proprié- tés du métal pour coussinets par les nouvelles découvertes, ressort des diagrammes Ia, Ib, et Ic suivant les dessins an- nexés. Les courbes suivant la figure Ic se rapportent à l'un des nouveaux alliages renfermant 0,68% de Oa , 0,50% de Ba, 0,31% Sr, 0,22% de Na, 0,51% de Cd et 0,05% d'Al,reste plomb.
La courbe 1 est la courbe de revenu de l'alliage fraichement coulé à la température de chambre ,la courbe II est celle de l'alliage coulé chauffépendant 10 jours à envircn 90 C et
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ensuite vieilli à la température de chambre,la courbe III est celle de l'alliage 10 fois refondu, à savoir,fondu cha- que fois en 10 minutes,ensuite maintenu sans mouvement de la surface du bain pendant 15 minutes à 560 jusqu'à 580 0 puis coulé rapidement et puis vieilli à la température de chambre,, et la courbe IV celle du nouvel alliage 10 fois refondu de la même manière,puis chauffé pendant 10 jours à 90 C et puis soumis au revenu à la température de chambre.
Avec les mêmes traitements l'alliage suivant le brevet autrichien N 106208, renfermant 0,43% de Ca, 0,39% de Na, 0,05% de Li et 0,05% d'Al, reste Pb,donna les courbes I à III suivant la figure Ib.
Lorsqu'on traite, dans ces conditions,un alliage renfermant 0,71% de Cat, 0,61% de Na, 0,038% de Li@, 0,05% d'Al, restePb, suivant le brevet allemand N 518395, on obtient les courbes I à III suivant la figure la,la courbe III représentant la courbe de revenu après 6 refontes. Les figures montrent que, comparativement au dédurcissement par la chaleur et au dédutoissement par refonte réitérée des alliages connus,les al- liages suivant l'invention sont pratiquement stables au chauffage prolongé à environ 90 0,respectivement à la refonte fréquente.
Les alliages de la nouvelle composition renfermant du lithium ont des duretés plus élevées à l'état coulé que les alliages exempts de lithium. Un déduroissement par la cha- leur ne 'se produit pratiquement pas lorsque la teneur en lithium est de seulementjusqu'à 0,03%. Par exemple,un alliage de la composition suivante: 0,79% de Ca, 0,41% de Ba, 0,22% de Na, 0,02% de Li, et 0,05% d'Al avait,âpres le revenu à la température de chambre une dureté de 30,8 unités Brinell, et après un chauffage de 10 jours à 90 C et un revenu de même durée par vieillissement à la température de chambra ,une dureté de 31,0 unités Brinell,c'est à dire qu'il ne subit aucun dédurcissement par la chaleur.
On fit la même constatation avec l'alliage renfermant environ 0,7% de Ca, 0,4% de Ba, 0,35% de Sr, 0,2% de Na, 0,015% de Li, et 0,05% d'Al. Sa dureté à l'état
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coulé était,avant le traitement thermique de 10 jours, de 28,4 unités Brinell et après le traitement thermique de 28,0 unités Brinell,c'est à dire qu'il ne subit pratique- ment pas de déduroissement par la ohaleur.
Cependant ,les alliages renfermant 0,015% à 0,02% de lithium ne sont pas aussi stables à la refonte.Ainsi par exemple un alliage renfermant enviro 0,7% de Oa, 0,4% de Ba, 0,35% de Sr, 0,2% de Na, 0,5% Od, 0,05% d'Al et 0,02% de Liperd de sa dureté à l'état coulé d'environ 31 unités Brinell(ayant subi un revenu de 10 jours à la température de chambre),lors d'une refonte réitérée à 560 jusqu'à 580 C, jusque 8 unités Bri- nell.
Après 4 à 5 refontes il possède encore une dureté d'environ 24 unités Brinell,qu'il conserve alors lors des refontes ultérieures, même si celles-ci sont répétées dix fois, Sa teneur en lithium tombe dans ce cas jusqu'à 0,015% parperte ou déchet au feu.
On a constaté qu'il est particulièrement avantageux de choisir la oomposition du nouvel alliage de manière que sa teneur en baryum soit plus élevée que sa teneur an calcium.
Le calcium hausse,dans les quantités en question, le point de fusion du plomb ,alors que le baryum l'abaisse. Par con- séquent,les alliages plus riches en baryum sont plus faciles à couler. Le point de fusion inférieur des alliages plus riches en baryum exerce une action particulièrement favora- ble sur l'aptitude à la refonte des alliages renfermant du lithium suivant la présente invention, parce que le,danger des pertes au feu est diminué.
Un alliage de la composition suivante :0,8% de Ba, 0,52% de Ca, 0,2% de Na, 0,5% de Cd, 0,05% d'Al et 0,02% de Li,reste plomb,qui renferme donc plus de baryum que de oaloium et dans lequel les 0,7% de Ca, 0,4% de Ba et 0,35% de Sr environ sont remplacés par 0,8% de Ba et 0,52% de Ca .possède aussi, à coté de duretés à l'état coulé autrement/égales et d'une stabilité également bonne au chauf- fage prolongé ou permanent à environ 90 C (déduroissement par
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la chaleur), une meilleure aptitude h. la refonte.
Sa dureté, après 10 jours de vieillissement à la température de cham- bre,qui est également d'environ 32 unités Brinell tombe, lors de la refonte,beaucoup plus lentement à la valeur restant constante d'environ 24 unités Brinell, après 4 refontes il possède encore une dureté d'environ 26 unités Brinell,alors que l'alliage plus riche en calcium, plus pauvre en baryum a déjà atteint la valeur limite de 24 unités Brinell. La chute de dureté lorsde la refonte devient encore plus lente lors- que la refonte est/effectuée à une température de 500 à 520 C, qui est possible en cas d'un alliage plus riche en baryum, plus pauvre en calcium,fondant plus facilement à cause de son point de fusion plus bas. Après 4 refontes à cette température il possède encore une dureté d'environ 28 unités Brinell.
Le diagramme suivant la figure 2 comprend la courbe de la chute de dureté de l'alliage plus riche en Calcium,plus pauvre en baryum en fonction du nombre de refontes à 560 jusqu'à 580 0 (I) ,en comparaison avec celles de l'alliage plus pauvre en calcium, plus riche en baryum refondu à 560 jusqu'à. 580 C (II) et à 500 jusqu'à 520 C(III). La courbe de l'alliage plus riche en baryum est plus plate, à savoir, plus plate encore aux températures de refonte plus basses qu'aux températures de refonte plus hautes. On sait qu'il est avantageux d'ajouter aux alliages d'alcali terreux-alcali-plomb jusqu'à 0,2% d'aluminium pour diminuer les pertes au feu en alcalis ter- reux et en alcalis. Cette addition est utilement pratiquée aussi avec les nouveaux alliages suivant la présente invention.