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Perfectionnements aux alliages de cuivre durs.
La présente invention se rapporte aux alliages de cuivre durs et plus spécialement aux alliages de cuivre contenant d.u nickel et du manganèse.
Suivant le- présente invention on obtient des alliages de cuivre durs en soumettant un alliage à un traitement thermique nécessaire' pour produire un durcissement de recuit ou de précipitation, l'alliage étant constitué principalement par du cuivre, du nickel et du manganèse, la teneur en nickel étant de 5-30% et la teneur en manganèse de 5-30%, le nickel et le manganèse étant présents de préférence en quantités sensiblement égales, les pourcentages en nickel et en manganèse étant variés dans les limites Indiquées, suivant les propriétés que l'on veut donner à l'allia.ge fini.
Bien qu'il ait été trouvé suivant la présente invention qu'on obtient le meilleur effet durcissant lorsque le nickel et le manganèse sont présents dans des proportions sensiblement égales, les recherches formant base de la présente invention ont prouvé qu'il est possible de s'écarter de ce rapport dans une mesure croissante, sens diminuer inadmissiblement l'effet durcissant, en augmentant progressivement les teneurs en nickel et en manganèse.
Il est possible d'obtenir l'effet durcissant par un traitement thermique que l'on peut modifier suivant la composition et 1.'état initial ou antérieur de l'alliage. Par exem- ple, en obtient tous les alliages à l'état doux en chauffant des températures comprises entre 650 C et les points de fusion des alliages, c'est-à-dire à la température de dissolution thermique et en faisant suivre un refroidissement brusque. La température minimum de dissolution thermique augmenta avec l'augmentation des teneurs en manganèse et en nickel. La température de dissolution préférée est de 750-850 C/mais dans certains cas, si certains types d'impuretés sont présents dans les alliages, il peut être nécessaire d'augmenter la température de dissolution à 850-950 C.
La température du traitement thermique de dissolution varie 3ussi un peu avec l'a.lliage considéré. Il a été trouvé suivant la présente invention qu'à, la. température préférée le traitement de dissolution est accompli da.ns un temps de l'ordre de deux heures, mais
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que, drns le cas d'application d'une t0IT'prr:::ture de dissoluLion supérieurs, le ternes de chauffe peut être réduit. C'est Ginsi qu'à 900 C un traifpment pendent un temps de l'ordre' d'une heure est suffis2.nt. On peut aussi obtenir les alliages 2.. l'étCèt doux en refroidissant à des vitesses inférieures, pourvu que celles-ci soient suffisamment rapides pour assurer le. sursaturation.
Par exemple, on peut refroidir los alliages 3 partir d.e la température de dissolution optimum à une tex-
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pérature inter'/..r'lÍé'irs, par exeriple de 600-75.Ù C, à une vi- tesse suffisante pour conserver la sursaturation, par exemple
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de 5 à 25 C par minute, et applicuer à partir de cette te, rature un refro1disse"cnt brusque à la to,,rp,'-r-,turr ordinaire.
Les alliages à l'état doux obterus ''moyennant l'ur :vel conc ue de ces conditions de refroidissement sont durcis par un réchauffage subséquent à. une t"'l1p'rRtur'" de 700-6Q0 C. De plus, tous les alli's'es irisss par 1?. présente invention peuvent être durcis par un traitement tlieTwiq1=e unique consist:O!:1t à chauffer l'alliage 8 une température comprise entre 650 C et le point
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de fusion de l'211i"'1!.e, et à appliauer ensuite un refroidisse- ment à une vitesse suffisamment faible pour provoquer le dur-
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cissement, par exemple de 5 à 50 C par minute, cette vitesse ft8.n d.4ter;,iin,Ee sui v"nt In composition de l'alliage, la. vitesse de refroidissement nécessaire décroissant généralement avec l'augmentation des teneurs en nickel et en manganèse et
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variant 8yont1:
ellement aussi avec le degré initial de sursatu- ration.
La dureté finale et le taux de durcissement de ces alliages durcissant par recuit peuvent être accrus en travaillant l'alliage à froid à l'état douy, et en faisant suivre
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un réchauffage à des températures variant de 300-600oC, suivant la. composition de l'alliage et l'importance du travail à froid auquel il a été soumis.
Dans la fabrication des alliages suivant la présente invention on peut ajouter un ou plusieurs agents d'addition, tels que par exemple le magnésium, le phosphore, le chrome, l'argent, le silicium, le baryum, le calcium, le cadmium ou l'étain, en faibles quantités s'élevant jusau'à 5% de chacun, dans des buts spéciaux, et on peut aussi ajouter de l'alu- minium en une quantité de jusqu'à 0,5% par exemple pour désoxyder les alliages, mais le total des additions ne doit pas dépasser 10%. Bien qu'il ait été mentionné plus haut que ces agents d'addition peuvent être présents en quantités de jusdu'à 5% chacun, il suffit généralement d'en ajouter des quantités beaucoup plus faibles.
Les impuretés qui peuvent être présentes en faibles quantités dans les alliages, sans compromettre les propriétés de ces derniers,comprennent le fer, le zinc, le plomb, le carbone et le soufre. Il est à remarquer que les effets optima de durcissement de recuit ou de précipitation des alliages faisant l'objet de la présente invention doivent être attribués à l'effet combiné du nickel et du manganèse, lorsque ces éléments sont présents en quantités sensiblements égales, mais non à la présence des' agents d'addition ou des impuretés mentionnés plus haut. On peut toutefois légèrement modifier le rapport optimum des teneurs en nickel' et en manganèse, suivant les caractéristiques des agents d'addition et des impuretés principales présents.
Le manganèse employé dans les alliages doit être d'une grande pureté, par exemple être du manganèse électrolytique ou du cupromanganèse de qualités supérieures obtenables sur le marché.
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Le tableau I donne des exemples de compositions d'alliages suivant la présente invention, ainsi que les dates relatives à l'importance du travail à froid, au traitement thermique et à la dureté de ces alliages. A titre de comparaison le tableau II donne des dates similaires rela.tives à d'autres alliages, dans lesquels les pourcentages de nickel et de manganèse différent considérablement les uns des autres. Tous les alliages indiqués dans ces tableaux'furent chauffés pendant une heure à 900 C et ensuite brusquement refroidis à partir de cette température dans de l'eau froide. Subséquemment les alliages furent soumis, avec ou sans application d'un travail à froid par laminage, et pour produire le durcissement de recuit, à un réchauffage aux températures et pendant les temps indiqués.
TABLEAU I.
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"% d d e r e 7c::-" Traitere
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<tb> : <SEP> tion <SEP> d'é- <SEP> : <SEP> thermique <SEP> dureté <SEP> mesurée <SEP> à
<tb> Alliage <SEP> paisseur <SEP> : <SEP> de <SEP> précipi- <SEP> la <SEP> pyramide
<tb> : <SEP> par <SEP> lamina- <SEP> tation. <SEP> rhomboïdale
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¯ e'à fro3.d. ¯¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯¯¯¯ ----¯gà¯froid¯¯---------7------------'-----T------ % : 7 :Temps tempe-: avant le .apres le Taccrois-
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<tb> :de <SEP> de <SEP> en <SEP> rature <SEP> traite- <SEP> traite- <SEP> sèment.
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<SEP> en <SEP> C. <SEP> ment <SEP> :ment
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±ù¯¯¯±¯¯j¯¯¯ 50¯¯¯±¯641¯¯450¯¯±¯¯289¯¯¯¯±¯586 297 TABLEAU II
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<tb> : <SEP> tion <SEP> d'é- <SEP> : <SEP> thermique <SEP> Dureté <SEP> mesurée
<tb> Alliage <SEP> : <SEP> paisseur <SEP> : <SEP> de <SEP> précipi- <SEP> , <SEP> à <SEP> la <SEP> pyramide
<tb> : <SEP> par <SEP> lamina-; <SEP> tation <SEP> rhomboidale
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50 ¯ 12¯8 ¯400¯ 2¯40 ¯¯¯ 275 35 4 9 :20:10 : 0 192 400 85 ô 140 55' i : ; ; 50 192 : 400 : 227 353 1 1?6 10 z30.10 0 125 49 ,¯,.-w¯¯.5a¯¯¯ 192 ¯ 400¯ 224 r 272 ^ ¯48¯¯,
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Les dates indiquées dans les tableaux I et II montrent clairement due, pour une quantité donnée de nickel et de manganèse, on obtient des duretés supérieures avec des teneurs égales en nickel et en manganèse que dans le cas où l'un des deux est présent en un excès considérable sur l'autre.
Bien qu'on obtienne un fort accroissement de dureté par un durcissement de précipitation sans travail à froid, on peut obtenir un durcissement ultérieur par unecombinaison de travail à froid avec un durcissement de précipitation subséquent.
Pourvu, dans tous les cas, que le manganèse et le nickel soient présents en quantités sensiblement égales, la dureté obtenable augmente avec des teneurs croissantes en nickel et en manganèse, dans la mesure indiquée plus haut. Tous les alliages obtenables suivant la présente invention sont suffisamment ductiles, avant le traitement thermique de précipitation, pour être facilement travaillés à froid. Il a été trouvé suivant'la. présente invention qu'on obtient des combinaisons de propriétés particulièrement utiles avec les alliages contenant 7-17% de nickel et 7-17% de manganèse.
Outre leurs caractéristiques très prononcées de dur- cisserrent de précipitation, ces alliages possèdent aussi d'autres propriétés de valeur, telles due par exemple une haute résistance à la traction et une bonne résistance la corrosion. De plus, ils peuvent être facilement travaillés à l'état doux, soit par déformation soit par usinage aux machines-outils.
Les alliages rendent des services particulièrement importants à des températures moyennes dans des conditions corrosives. Pour se faire une idée du veste domaine dans leouel les alliages peuvent trouver un emploi avantageux, on peut citer, à titre d'exemple, leur emploi dans la fabrication de soupapes, de ressorts et d'outils à arêtes tranchantes ne donnant pas d'étin- celle.
REVENDICATIONS ---------------------------
1) Procédé de fabrication d'alliages de cuivre durs, caractérisé en ce qu'on soumet un alliage, constitué essentiellement par du cuivre, du nickel et du manganèse, la teneur en nickel étant de 5-30% et celle en manganèse de 5-30% à un traitement thermique propre à produire un durcissement de recuit ou de précipitation.