<Desc/Clms Page number 1>
"ALLIAGES METALLIQUES"
L'invention concerne les alliages métalliques et en particulier les alliages zinc, cuivre et manganèse, du type du laiton, et a pour objet des alliages améliorés de ce type..
Les alliages suivant l'invention ressemblent d'une manière générale au laiton et au bronze et peuvent être appe- lés d'une manière appropriée laiton ou bronze blanc. La base de ces alliages est le zinc, le cuivre et le manganèse et leurs propriétés caractéristiques nouvelles.et améliorées sont dues à la présence de faibles quantités d'aluminium et de fer.,Outre que l'aluminium fait acquérir d'autres proprié- tés physiques avantageuses,aux alliages, il agit à titre d'anti-oxydant en empêchant l'oxydation des éléments d'allia- ge, en particulier du manganèse pendant la préparation de
<Desc/Clms Page number 2>
l'alliage et pendant qu'on le refond ultérieurement, Le fer, qui fait acquérir d'autres propriétés physiques avantageu- ses aux alliages (en particulier sous leur forme coulée),
en rend également les grains plus fins.
Les alliages suivant l'invention dans son accep- tion la plus large contiennent de 15 à 37,5 de zinc, de 7,5 à 30% de manganèse, de 0,05 à 2% et de préférence de 0,1 à 0,5% d'aluminium, de 0,1 à 4% et de préférence de 1 à 3% de fer et au moins 50% à 77% environ de cuivre. Ces alliages sont caractérisés par leurs excellentes propriétés physiques, telles que la résistance à la traction, l'allongement à la traction et la dureté. Des alliages particulièrement avanta- geux suivant l'invention contiennent de 18 à 23% et de pré- férence environ 21% de zinc, de 15 à 20% et de préférence environ 18% de manganèse, de 0,1 à 0,5% et de préférence environ 0,5% d'aluminium, de 0,1 à 4% et de préférence 1 à 3% de fer et au moins 50% à 67% environ et de préférence de 54 à 60% dé cuivre.
D'autres alliages très avantageux, sui- vant l'invention, contiennent de 20 à 25% et de préférence 22% de zinc, de 7,5 à 12,5% et de préférence environ 10% de manganèse, de 0,1 à 0,5% et de préférence 0,5% d'aluminium, .de 0,1 à 4% et de préférence'de 1 à 3% de fer et au moias 55% à 72% environ et de préférence de 61 à 67% de cuivre.
L'alliage peut aussi contenir de faibles quantités de plomb, par exemple de 0,1 à 3%, sans que ce métal exerce une action nuisible sensible sur le métal coulé. Comme dans le laiton ordinaire, le plomb fait acquérir à l'alliage des propriétés avantageuses au point de vue de son aptitude à être usiné.
Les alliages suivant l'invention se préparent et se manipulent de préférence dans des creusets en argile- siliciure de carbone/et et charbon-siliciure de carbone. On peut employer des creusets en acier pour la refonte sans mo- difier d'une manière excessive la teneur en fer, mais ils doivent être évités dans la préparation de l'alliage..Les creusets en oxydes réfractaires, tels que l'alumine et la magnésie, peuvent aussi être employés.
Pour préparer les alliages suivrai l'invention, on fond d'abord le cuivre et on l'amène à une température suffi- samment élevée pour qu'il ne se solidifie pas lorsqu'on y ajoute ensuite les autres éléments d'alliage. Puis on ajoute le manganèse par petites portions jusqu'à ce que la totalité de l'addition soit dissoute. Il convient à ce moment d'a- jouter une faible quantité de borax pour dégager l'oxyde é- ventuel de la surface du métal fondu (bain).
La quantité de
<Desc/Clms Page number 3>
borax est de préférence inférieure à celle qui est nécessaire pour former une couche fondue continue, la solution la plus avantageuse consistant à former des globules de borax fondu, qui dissolvent l'oxyde de la surface ou forment un flux avec lui, puis se rassemblent au voisinage de la paroi du creuset, en laissant libre la portion centrale dans laquelle peuvent être faites les autres additions. Le borax ayant ainsi débarrassé la surface du bain, on ajoute le. zinc et on agite le bain tout entier pour obtenir une composition uniforme.
Puis, on ajoute le fer, de préférence sous forme de fer à lingot en feuille mince. Le bain doit être maintenu à une température assez élevée et agité fréquemment pour faciliter la dissolution du.fer. Puis on ajoute l'aluminium par petits morceaux posés à la surface du bain, et qu'on laisse dissou- dre tranquillement, sans.agiter. On introduit ainsi une quantité plus forte d'aluminium dans le bain final que celle qu'on obtiendrait en plongeant l'aluminium au-dessous de la surface du bain. Une fois l'aluminium dissous, on agite le bain tout entier et on le laisse reposer pendant quelques minutes, pour permettre aux oxydes entraides d'atteindre la surface, puis on enlève l'écume et on coule..
On peut employer, pour préparer des alliages sui- vant l'invention, des plaques de cathodes en cuivre électro- lytique, ou tout autre cuivre de bonne qualité du commerce.
Le zinc est de préférence un métal de qualité supérieure contenant 99,995 de zinc. Le manganèse électrolytique est la forme qu'on choisit de préférence pour cet élément. Outre la tôle mince de fer, on peut employer à titre de source de fer des agents de durcissement de ferro-manganèse, à faible teneur en carbone, et de zinc-fer. (Alliages de zinc et de fer). Quoiqu'on emploie de préférence des métaux d'une très grande pureté, on peut obtenir des alliages possédant des propriétés satisfaisantes avec des métaux ou alliages du commerce de,pureté appropriée..
Les'alliages suivant l'invention fondent à une température comprise entre 850 et 1000 C, température qui dépend dans une large mesure de la teneur en cuivre et en fer et qui est 'd'autant plus élevée que la teneur en cuivre et/ou en fer est plus forte. Les alliages se coulent extrêmement bien et peuvent être coulés à des températures comprises entre 850 et plus de 1000 C, l'intervalle de température auquel on donne la préférence pour la coulée étant compris entre 875 et 1050 C. Les alliages peuvent être coulés très
<Desc/Clms Page number 4>
facilement en sable dans des moules en sable vert normal, courants dans l'industrie de la fonderis, suivant les pra- tiques courantes de coulée et de moulage dans l'industrie.
Leur retrait pendant la solidification est considérable, com- me dans un grand nombre d'alliages industriels coulés en sable et les procédés de traitement de ces alliages sont bien connus et appliqués dans la pratique de la fonderie industrielle. La tolérance de retrait des molèles pour l'alliage-est de 15,6 mm/m. La densité est d'environ 8,19 kg/dm3. Un avantage remarquable des alliages coulés en sable consiste dans le fait que le sable n'adhère pas à la pièce moulée et peut être facilement enlevé en la se- couant ou par un jet d'air. La plupart des alliages de fon- derie industriels doivent être décapés au jet de sable pour éliminer de leur surface le sable brûlé.
Les alliages suivant l'invention peuvent être coulés non seulement en sable, mais encore en coquilles ou en coquilles sous pression.
Sous la forme de pièces moulées, le fer réduit la grosseur des grains, tout en faisant acquérir à l'alliage des propriétés physiques de grande importance. Le tableau ci-dessous indique certaines des propriétés avantageuses et améliorées des alliages suivant l'invention sous forme de pièces moulées. La résistance à la traction a été déter- minée en kilogramme par millimètre carré, l'allongement à la traction.a été déterminé en % sur une éprouvette de 50 mm de longueur entre repères et la dureté Brinell a été déter- minée sous une charge de 500 kg avec une bille de 10 mm de diamètre. On remarquera que lorsque la teneur en fer augmente, la dureté et la résistance à la traction augmentent, tandis que l'allongement à la traction diminue.
EMI4.1
<tb>
Composition <SEP> analytique <SEP> Résistance <SEP> Allon- <SEP> Dureté
<tb>
EMI4.2
z Zn Mn Al Fe à la gement Brinell % tract2on --------------------------------------------------------------
EMI4.3
<tb> 61,1 <SEP> 20,6 <SEP> 18,2 <SEP> 0,25 <SEP> @ <SEP> 35,3 <SEP> 55,1 <SEP> 70
<tb>
<tb>
<tb> 60,7 <SEP> 20,8 <SEP> 17,8 <SEP> 0,24 <SEP> 0,45 <SEP> 40,4 <SEP> 46,3 <SEP> 94
<tb>
<tb>
<tb> 60,3 <SEP> 20,3 <SEP> 17,4 <SEP> 0,24 <SEP> 1,40 <SEP> 42,6 <SEP> 38,8 <SEP> 95
<tb>
<tb>
<tb> 60,0 <SEP> 19,9 <SEP> 17,1 <SEP> 0,24 <SEP> 2,8 <SEP> 43,5 <SEP> 38,3 <SEP> 98
<tb>
- @ Par différence
Les alliages suivant l'invention sensiblement li- bres de plomb peuvent être facilement laminés ou travaillés mécaniquement de toute autre manière.
Les alliages contenant de 15 à 25% de zinc et de 10 à 20% de manganèse et plus par-
<Desc/Clms Page number 5>
ticulièrement de 18 à 23% de zinc et 15 à 20% de manganèse ressemblent à l'argentan et une fois laminés peuvent être traités de la même manière que l'argentan, par exemple dans la fabrication des couverts de table, qui peuvent être re- couverts d'une couche d'argent électrolytique. Les proprié- tés des alliages laminés sont indiquées dans le tableau ci-
EMI5.1
dessots, sur lequel la résistance à la traction est en kg/mm2e l'allongement à la traction, en % sur une éprouvette de 50 mm de longueur entre repères, la dureté est la dureté au sclé- roscope et la grosseur des grains est une valeur moyenne en mm.
Les éprouvettes ont été laminées à une épaisseur d'envi- ron 0,76 mm et ont subi des recuits de recristallisation pour leur faire acquérir à toutes la même grosseur de grains.
EMI5.2
<tb> Composition <SEP> analytique <SEP> Résist. <SEP> Allon- <SEP> Dureté <SEP> Gross. <SEP> Temp.
<tb>
EMI5.3
Mn Zn 1 . Fe 1a gement des de re-
EMI5.4
<tb> Mn <SEP> Zn <SEP> Al <SEP> Fe <SEP> traction <SEP> grains <SEP> cuit
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> kg/mm <SEP> % <SEP> mm' <SEP> 0
<tb>
EMI5.5
.--------------------ww----.--wwww------------------------.
17,1 17,4 0,27 46,6 36',8 16 0,76 590 17,2 17,5 0,19 45,2 37 3 15,5 1,125 590
EMI5.6
<tb> 17,2 <SEP> 17,7 <SEP> 0,23 <SEP> 0,1 <SEP> 46,5. <SEP> 33,0 <SEP> 16 <SEP> 0,875 <SEP> 590
<tb>
<tb>
<tb> 17,2 <SEP> 17,5 <SEP> 0,20 <SEP> 0,48 <SEP> 47,1 <SEP> 32,7 <SEP> 17 <SEP> 0,875 <SEP> 650
<tb>
<tb>
<tb> 16,8 <SEP> 17,5 <SEP> 0,05 <SEP> 0,99 <SEP> 46,1 <SEP> 28,0 <SEP> 18,5 <SEP> 0,50 <SEP> 700
<tb>
<tb>
<tb> 16,4 <SEP> 17,5 <SEP> 0,05 <SEP> 2,9 <SEP> 46,5 <SEP> 29,3 <SEP> 20 <SEP> 0,50 <SEP> 700
<tb>
Les alliages suivant l'invention conservent parfai- tement leur composition au cours de la fabrication et de la refonte. Les alliages de zinc, manganèse et cuivre, sans zluminium, se recouvrent d'une pellicule épaisse d'oxyde brun, qui est de l'oxyde manganeux (MnO) et sont de traitement difficile.
L'incorporation aux alliages suivant l'invention de l'aluminium empêche, d'une manière effiaace l'oxydation de la surface de l'alliage et la perte de manganèse à la refonte.
Les alliages suivant l'invention possèdent des propriétés avantageuses de résistance à la corrosion. Par exemple, ils résistent à l'action de l'eau de mer,'des acides et alcalis dilués, mieux qu'un' grand nombre des types de laiton et de bronze actuellement connus.
Ils sont faciles à usiner. Ainsi qu'il a déjà été dit, l'incorporation du plomb, par exemple en proportion de
0,5 à 3% améliore leur aptitude à être usinés. Par exemple, les alliages suivant.l'invention sous forme de barres pour tours automatiques peuvent contenir avantageusement environ
2% de plomb.
Ils peuvent concurrencer les bronzes, y compris les bronzes à l'étain et à l'aluminium et dans certains cas leur sont supérie urs. Ils peuvent donc servir avec avantage
<Desc/Clms Page number 6>
à fabriquer les hélices et pièces diverses de navires, telles que les tiges de soupapes, etc.