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NOUVEL ALLIAGE MAGNETIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION.
La présente invention a trait à un nouvel alliage magnétique destiné à la fabrication des rubans et fils pour l'enregistrement des sons.
On a réalisé depuis quelques années des progrès considérables dans le do- -maine des appareils d'enregistrement magnétique, mais leur bon fonctionnement res te tributaire de la qualité du métal constituant le fil ou le ruban. on demande à ceux-ci une bonne courbe amplitude-fréquence, un faible niveau de bruit de fond, une bonne résistance mécanique et une susceptibilité à la corrosion aussi faible que possible.
On sait que les aciers austénitiques du type inoxydable présentent des
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avantages quant à la résistance mécanique et à la corrosion, mais on les avait toujours considérés jusqu'alors comme inaptes aux applications mettant en jeu leurs propriétés magnétiques. En effet, l'austénite, qui est l'élément de base de cet acier, n'est pas magnétique.
La Société demanderesse a trouvé que, si l'on soumet ce type d'acier à un travail mécanique approprié et à un revenu thermique adéquat pour précipiter les carbures, on améliore considérablement ses propriétés magnétiques, sans modifier d'une façon appréciable ses caractéristiques mécaniques et sa résistance à la cor- rosion, En fin de compte, on obtient un métal dont les qualités sont remarquable- ment favorables à l'enregistrement magnétique.,
Conformément à l'invention, on soumet un acier austénitiques inoxydable à un travail mécanique qui a pour effet de produire une structure cristalline allongée et l'on effectue un revenu pour précipiter les carbures, afin d'en obtenir une dis- tribution fine et uniforme.
Ce vieillissement provoque la séparation de la ferrite et de l'austénite en accroissant la ténacité,et la précipitation des carbures confè- re à l'acier des propriétés magnétiques convenant bien à l'enregistrement.
D'une façon plus précise, on part, de préférence, d'un acier Inoxydable aus- ténitique recuit, du type 18-8 répondant à la composition suivante "Cr. 17 à 20%; Ni, 7 à 10%; c. 0,03 à 0,25 %, et des impuretés, en général en faible teneur; on peut ajouter, si on le désire, de petites quantités de niobium, titane, vanadium, azote,.... suivant une technique bien connue des spécialistes. Le reste est du fer.
La première phase du traitement consiste à réduire à froid la section du ruban ou du fil d'acier à une faible fraction de sa valeur initiale. Le travail à froid provoque la rupture de la structure cristalline austénitique normale et l'ap- parition d'une structure allongée d'austénite et ferrite. Après ce sévère travail à froid, l'acier est chauffé à une température comprise, de préférence, entre 500 et 700 C., pendant un temps qui peut varier entre moins d'une seconde et deux heures environ, suivant le vieillissement que l'on désire faire subir à l'acier.
L'impor- tance du travail à froid nécessaire pour produire une structure qui convienne,en vieillissement ultérieur est fonction des propriétés que l'on désire conférer à l'acier à son stade finale
Quand la qualité essentielle recherchée réside dans les propriétés mécani- ques et magnétiques optima du point de vue enregistrement, et quand l'on peut con- sentir un sacrifice sur la ténacité, on peut amener directement l'acier aux
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cotes finales par un travail à froid, puis on le soumet à un traitement thermique de revenu,
Si, au oontraire, on recherche surtout une grande ténacité, on peut réali- iv ser cette condition -sans perdre d'une façon prohibitur les qualités megnêtiques- en ramenant le fil ou le ruban d'acier à quelques pour cent de sa cote finale,
puis en effectuant un revenu, et enfin en lui faisant subir un dernier tréfilage ou lami- nage pour atteindre la cote désirée. La température et la durée du traitement thermique dépendent des conditions dans lesquelles l'acier est traité. Quand le revenu est fait sur des quantités massives, par exemple par fournées entières, la température du four et le temps de revenu sont déterminés par les dimensions de la fournée.
Lorsqu'au contraire, on a affaire à un processus continu, on fait passer le fil ou ruban d'acier d'une manière continue dans la zone chaude du four et, évi- demment, l'énergie nécessaire pour porter uniformément l'acier à la température dé- sirée est fonction de sa vitesse dans la zone chaude, Le revenu de l'acier, effec- tué dans ces conditions, provoque la précipitation des carbures métalliques, tels que les carbures de chrome et, lorsque l'acier contient certains éléments madifica- teurs, tels que le niobium, le titane, le vanadium, il se produit également une précipitation des carbures de ces éléments.
Il en résulte une structure métallur- gique qui présente des propriétés magnétiques convenant particulièrement bien à l'enregistrement magnétique, conférant une bonne courbe amplitude-fréquence et un faible niveau de bruit,
Des résultats particulièrement favorables ont été obtenus au moyen d'un acier inoxydable austénitique adouci, du type 18-8, renfermant 18 à 20 pour cent de chrome, 8 à 10 pour cent de nickel et au maximum 0,08 pour cent de carbone, Le reste étant du fer et quelques traces d'impuretés. Partant d'un fil de 7,5/10 de mm, en acier revenu, on tréfile à froid pour amener le diamètre entre 10 et 60 pour cent de sa valeur initiale, Après ce travail à froid, on procède à un revenu en- tre 500 et 700 C., rendant un temps suffisant pour obtenir la précipitation des carbures.
Des résultats particulièrement remarquables ont été obtenus au moyen d'un fil de 5/10 de mm. d'un acier inoxydable austénitique adouci, d'un type répondant aux Etats-Unis à la désignation "Inoxydable 304"; sa composition est la suivante:
EMI3.1
<tb> Cr <SEP> 18,8 <SEP> pour <SEP> cent
<tb>
<tb>
<tb> Ni <SEP> 8,98 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> 0,065 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Mn <SEP> 2 <SEP> " <SEP> maximum <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Si <SEP> 1 <SEP> " <SEP> "
<tb>
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le reste étant du fer et des traces d'impuretés. Dans ce cas, on a obtenu les propriétés optima par un travail initial consistant à réduire la section initiale du fil d'environ 96 pour cent, (c'est-à-dire en ramenant le diamètre à 1/10 de mm.)
puis on procède à un revenu en faisant passer le fil à une vitesse uniforme de 6 à 18 mètres par minute, dans un four dont la zone chaude à une longueur de l'ordre de 60 cm et est à 625+ 10 C On a obtenu des propriétés analogues au moyen de'un fil de même diamètre,, en acier austénitique adouci, de même composition, en rédui- sant sa section d'environ 95 pour cent (1,15/10 de im). en effectuant un revenu.par fournée, à 575 , pendant environ 10 minutes et en réduisant enfin par tréfilage à froid le diamètre de 21 pour cent, Jusqu'à sa dimenslone finale, c'est-à-dire à une valeur d'un dixième de mm. Dans d'autres cas, l'on a traité avec succès le fil d'acier par fournée, à 625.0. pendant un temps allant jusqu'à 30 minutes.
On a dit ci-dessus que le travail initial à froid, la température et la durée de revenu sont, dans une large mesure, détesminés par les propriétés à obte- nir. De ce point de vue, on a trouvé qu'un fil d'1/10 de mm., obtenu par tréfilage à froid, d'un fil de 5/10. avait une plus grande ténacité lorsque l'on procédait à un étirage initial à froid, ramenant la section de 94 à 95 pour cent, c'est-à-dire 1,25/10 à 1,15/la, en effectuant un revenu, et enfin, en réduisant à nouveau à froid la section du fil de 36 à 21 pour cent, c'est-à-dire 1/10 de mm.
L'alliage traité conformément au processus qui est une caractéristique essentielle de l'invention, est caractérisé par une bonne courbe amplitude-fréquence, un rapport signal/bruit de fondélevé. une faible distorsion et une charge de rupture de l'ordre de 2300 par mm2. Les propriétés magnétiques sont très améliorées somme le fait apparaître le tableau ci-dessous
EMI4.1
<tb> B <SEP> max <SEP> Br <SEP> Hc
<tb>
<tb> fil <SEP> après <SEP> tréfilage <SEP> ....... <SEP> 10.280 <SEP> 7.575 <SEP> 70
<tb>
<tb> fil <SEP> âpres <SEP> tréfilage <SEP> et
<tb> revenu <SEP> ..................... <SEP> 3.175 <SEP> 2.350 <SEP> 188
<tb>
B max est l'induction maxima, Br est l'induction rémanente et He le champ coercitif.
Cet acier est, de plus, caractérisé par une rigidité mécanique qui fait qu'il n'a pas tendance à s'enrouler en spirales comme c'est généralement le cas peur fils obtenus par tréfilage à froid.
Bien que le traitement de revenu qui a été décrit ci-dessus soit normale- ment effectué dans une atmosphère protectrice, par exemple l'hydrogène, afin de
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maintenir la surface de l'acier inoxydable brillante, la Société demanderesse a trouvé que ce traitement peut être effectué dans l'air. Les propriétés magnétiques et mécaniques sont alors pratiquement les mêmes, mais la surface est teintée: la couleur variant entre le bleu clair et le'bleu foncé, suivant le degré d'oxydation de la surface. Cette coloration de la surface est considérée dans certains cas comme désirable du point de vue dès applications commerciales et sera considérée comme une variante utile de l'invention.
Pour améliorer légèrement les caractéristiques ou la ténacité, on a trouvé désirable, dans certains cas, de procéder à un traitement préalable ayant pour but de réduire les tensions internes après le traitement à froid et avant le revenu.
Ce pré-traitement peut être réalisé en chauffant l'acier à une température de l'or- dre de 400 à 450 C pendant une heure environ après que le fil a subi une réduction de section de l'ordre de 93 pour oent, Après ce traitement thermique supplémentaire le fil est de nouveau tréfilé à froid à environ 21 pour cent de sa section finale, ,vieilli par traitement thermique comme il a été décrit ci-dessus, et finalement amène à son diamètre final par laminage à froid.
Les figures 1, 2 et 3 sont des micrographies montrant les effets obtenus en tréfilant à froid un fil pour le ramener à son diamètre final et en effectuant un revenu conformément à ce qui a été dit ci-dessus.
La figure 1 représente une structure typique d'un fil en acier Inoxydable austénitique de 5/10 de mm. adouci par recuit à une température de 1075 à 1100 c et refroidi rapidement;
La figure 2 montre la structure du même acier ramené après tréfilage à froid de 5/10 de mm. à 1/10;
La figure 3 représente la structure du même acier après revenu à une tem- pérature de 625. pendant environ une seconde.
La figure 4 est un graphique portant deux courbes A et B qui font ap- paraître l'amélioration obtenue tant en ce qui concerne la bande de fréquence que le bruit de fond. Il s'agit d'un fil tréfilé à froid de 1/10 de diamètre traita suivant l'invention, comparativement à un fil de même diamètre non traité.
Les courbes de réponse ont été tracées pour un niveau de référence oorres- pondant à un signal de 1000 Hz, d'amplitude juste suffisante pour faire apparaître une distorsion décelable. La vitesse du fil était de 60 an par seconde. Pour la courbe A le niveau de bruit était - 56 décibels et pour la courbe B - 45 décibels.