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" ALLIAGES AU MANGANESE"
La présente invention se rapporte 1# la préparation et au traitement technique d'alliages oonsistant essentiellement en manganèse, fer et chrome, où la proportion de chrome dépasse celle de manganèse, et concerne particulièrement la préparation de tels alliages qui sont hautement résistants à la corrosion atmosphérique, possèdent la capacité de supporter un grand allongement par écrouissage, sans manifester le durcissement qui est la caractéristique des aciers inoxydables austénitiques connus jusqu'à présent dans la technique, et de plus possèdent la propriété de pouvoir être durcis, sans devenir cassants, par traitement thermique.
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Les alliages de manganèse, chrome et fer, dans lesquels la proportion de chrome dépasse celle de manganèse ont déjà été indiqués, mais, dans tous les cas, des alliages aont les pro- priétés avaient été examinées contenaient une quantité appré- oiable de carbone de l'ordre de 1% ou plus bien que l'on ait suggéré l'emploi d'alliages dont la. teneur en carbone était
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décla.réellu1le. jusqu'à présent dans la technique antérieure aucune suggestion concernant la susceptibilité de tels alliages aux dits tr8.ftc:nents thermiques, ni concernant les caractéristiques usuelles qui leur sont communiquées par les traitements ther- wiques qui sont exposés en détail ci-dessous nea pas été faite.
D'autres alliages ont été suggérés dans la technique antérieure,
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contenant du manganèse, -du chrorae et du fer, le carbone et le silicium étant simultanément présent, la proportion de siliciuw
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variant de plus de 3% 8%.
Les alliages objets de l'invention se distinguer¯';, forte- ment de ceux connus dans la technique antérieure par leur compo- sition, ainsi que par leurs caractères et leurs propriétés
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:;:'llysique.3. Ainsi, par exemple, les alliages objets di 11i:lven- tion doivent être pratiquement cmúpl3temer.t exempta due silice et ù'al;::ue, la carbone étanG apeu près -- et de préférence entiÉ+ -re#ent- absent, et le silicium ne doit pas dépas3er li et, de prrére0Q, !"tre présent, en quantités inférieures a 0,7% et particulièrement proche de 0%,
En outre., il y a une différence très nette et radicale
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e:,t-e le tr3.ite;.ient her:niyue proposé dans la technique al1t 3ri e-lJ- re et :J.p--:l5-:].t:
6 comme tel aux alliages de manganèse, chrcaie et fer, et les traitements thermiques utilisés par l'inventeur.
Le traitement thermique des alliages objets de la présente in-
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v<;nvion consiste en un refroidissement -plus spécialement une tre;;pE' Sc l'eau-, un travàil à froid suivi d'une opar?tion de réchauffage, le refroidissement ou la trempe, le cas échéant,
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partant d'une température supérieure à 7.ppo 0, et particulière-
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ment avoisinant 1200 C, ou n'étant pas sensiblement inférieure à 1200 C. Le traitement thermique, décrit dans la technique antérieure, concernant les alliages de manganèse, de fer et de chrome, comprend le chauffage de l'alliage fondu à une tempéra- ture de 1000 0 à 1100 C pendant plusieurs heures suivi d'un re- froidissement dans le four.
Un tel traitement thermique n'accroît pas la résistance des alliages objets de l'invention ou n'a pas d'influence sensible sur la dureté,ou produit un adoucissement, dépendant-de la vitesse de refroidissement de l'alliage pendant le moulage.
L'on verra donc, comme il est indiqué ci-dessous en détail, que par un choix convenable des compositions des alliages, et par le chauffage des dits alliages à environ 1.200 C, et un refroidissement, ou une trempe le demandeur peut travailler à froid les dits alliages par laminages, estampage ou tout autre moyen, d'une façon très substantielle sans durcissement excessif. par durcissement excessif, le demandeur entend toute dureté dépas- sant environ 25 dans l'échelle C de ROOKWELL.
Le demandeur a trouvé que la gamme de composition d'alliages correspondant à la mise en pratique de son invention peut être définie approximativement comme suit: de 7,5% è 22,5% de manganèse, de 15% à 32% de chrome, la proportion de chrome dépassant tou- jours celle de manganèse et le complément étant àpeu près en totalité du fer. Une gamme choisie de constituants des alliages objets de l'invention est de 10 à 20% de manganèse, 24 à 30% de chrome, le complément étant du fer.
Comme il a été indiqué ci-dessus, si les alliages objets de l'invention sont chauffés approximativement à 1200 C, et lentement refroidis, ils deviennent doux, la, dureté de tels alliages après traitement thermique variant d'environ 0 à environ 5 dans l' échelle C de Rockwell. Dans cet état, le demandeur a trouvé que ces alliages peuvent être écrouis à un très haut degré, sans .durcissement dépassant 25 dans l'échelle C de Rockwell.
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Cette capacité d'être travaillée à froid sans durcissement excessif fait que ces sont très adaptés à la. produc- tion- parmi d'autres objets- de minces feuilles résistant à la. corrosion, utilisables peur des emplois variés comme il est indiqué ci-dessous.
Il est entendu que par " refroidissement lent" , le deman- deur veut dire refroidissement de l'alliage à une allure qui serai'[' obtenue si on le laissait refroidir, dans un four ordi- naire à traitement thermique, d'une manière générale à une vitesse telle qu'il faudrait au moins six heures pour que l'alliage revienne a la, température ordinaire après cessation du chauffage, il est entendu, naturellement, que le laps de temps nécessaire pour ramener la température de l'alliage chaud à la température ordinaire,
durant le refroidissement lent dépend partiellement' des dimensions et de la forme de la pièce d'alliage ayant été traitée.
Il sera également entendu que le refroidissement lent peut s'effectuer dans l'air, bien que, pour des résultats optima, il doive s'effectuer dans une- atmosphère inerte.
Le demandeur a également trouvé que les alliages objets de l'invention peuvent efficacement être mis en condition en vue d'un travail à froid poussé en les trempant, de préférence dans l'eau, à partir d'une température (l'environ 1200 C.
Ce traitement durcit les alliages légèrement plus que le procède par refroidissement lent, maisles rend plus suscep- ribles de durcir ultérieurement par traitement thermique, Indépendamment de celle des deux méthodes décrites oi- dessus qui est utilisée pour traiter les alliages avant leur travail froid, le demandeur a découvert que, en réchauffant l'alliage écroui à des températures entre 400 C et 800 C, un durcissement substantiel se produit.
Dans certains cas, ce durcissement peut être porté à un degré aussi élevé que 59 dans l'échelle C de ROKCWELL. Dans ceux des alliages objets de l'in-
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veption ne contenant pas plus d'environ 18% de manganèse, les alliages ne paraissent pas devenir cassants par chauffage à une température quelconque dans la zone indiquée précédemment, Si l'alliage contient 20% ou plus de manganèse , il arrive quelque.. fois qu'il devienne cassant par chauffage à des températures de 550 C à 600 C.
Cependant, des qualités précieuses de dureté peuvent être produites dans ces derniers alliages, en utilisant des tempé- ratures de durcissement plus basses. Les exemples suivants sont démonstratifs d'alliages tombant dans le champ de l'invention.
Il est entendu que des modifications variées peuvent leur être apportées, à la lumière des principes qui viennent d'être exposés, sans s'éloigner en aucune façon de l'esprit de l'invention.
Exemple I: du fer électrolytique de grande pureté, du chrome électrolytique et du manganèse éleptrolytique furent fondus en- semble de façon à produire un alliage terminé contenant 16% de manganèse, 25% de chrome et le complément en fer. L'alliage fut chauffé à une tempé@ature de 1200 C et trempé à l'eau. La section de l'alliage fut alors réduite par étampage à foid à 75%.
Dans cet état la. dureté de l'alliage était de 25 dans l'échelle C de ROCKWELL. Après chauffage à 600 C pendant 2 heures, la¯dureté de l'alliage fut de 53 dans l'échelle C de ROCKWELL.
Après chauffage pendant une nouvelle période de 2 heures à 700 0, la dureté fut de 59 dans l'échelle C de ROOKWELL. Même dans cet état extrêmement dur, l'alliage était remarquablement résistant.
Exemple 2: du fer électrolytique très pur, du chrome-et du manga- nèse électrolytique furent fondus ensemble de façon à produire un alliage de 10% de manganèse, 30% de chrome, complément en fer.
Après chauffage du dit alliage à 1200 C et trempé, suivi d'une réduction de section par tra.vail , froid, la¯ dureté de l'alliage était de 18 dans l'échelle C de ROOKWELL. Après réchauffage de l'alliage trempé et écroui à une température de 600 0 pendant 2 heures, la dureté s'acorut à 31 dans l'échelle C de ROCKWELL.
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Un chauffage additionnel ,le 2 heures à 650 0 2.;:;crut la
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dureté , 46 dans l'échelle CI de ROCKWELL, et encore. 2 nouvelles heures . 700 0, accrûrent 13. dureté jusqu'à 53 dans l'échelle C. de iJ-ùî17ZLl.v Exemple ¯.9.: du er électrolytique de grande pureté, uu chrome et du manganèse furent fondus ensemble pour produire UJ'! alliage contenant 19,4 de manganèse, 20$ de chrome, le cO::lÚ6 'lC'o;t étant du fer. Le dit allia.ge, une fois -crempé . partir de 12000C, et sévèrement travailla ru. froid avait une dureté de 31 dans il échelle C lie ROCK1;\'EI,L. Après rÓchauft8.ge pendant 3 he1.11'e9 ::- 600 0, la. dureté devint 51 dans l'échelle a ae ROCK'1JELL. Un chauffage additionnel de l'alliage pendant S heures à 700 0 accrut la cureté BOCKWELL ?:1 53 dans 11écheÜe a de ROOKWELL.
#¯%:è¯g: Du fer électrolytique de grande pureté, uu chrome et d1.1 f.a{lgaTlSe furent foncus ensemble de :façon à produire un alliage contenant 30% de manganèse, 84% de chrome, -e complément en fer. cet alliage, trempé partir dé 131( C, et sévèrement écroui avait une dureté ROGKWELL ue 24 dans l'échelle o. Après réchauffage à 350 C, il avait une dureté de 55 dans l'échelle C de ROCKWELL.
Dans la mise en oeuvre de l'invention, le demandeur préfère employer du fer et du chrome électrolytique et du manganèse élec- trolytique de grande pureté de façon à ne pas introduire de com- posants nuisibles dans les alliages. Le demandeur a trouvé, par exemple, que la présence d'alumine et de silice, tels qu'elles
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existent dans les manganèses silicothermique et aluc:ino-fii;rrùique, ainsi que dans le ferro-manganëse empêchent la mise eu. oeuvre efficace de l'invention.
Tandis que le manganèse utilisé par le demandeur peut être
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produit par un procédé dista.llation dans le vide, le demandeur préfère, en particulier, employer du manganèse électrolytique ayant une pureté minima d'environ 99%,et, de préférence 99,9%.
En vertu de leur durcissement par réchauffage après trempe, particulièrement après écrouissage intermédiaire, les alliages
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objets de l'invention sont particulièrement utilisables pour des emplois variés, tels, par exemple qu'engrenage, roulements, plaques blindées, et pour des emplois, en général, ou des aciers cémentés au nickel ou au nickel-chrome avaient été employés jusqu'à présent. Les alliages objets de la présente invention, durcis comme il a été indiqué ci-dessus trouvent une large uti- lisation dans les articles de coutellerie, les roulements à billes ou à rouleaux, les outils, les filières, les matrices et spécialement les scies, et les autres outils exposés à des influx enoes oorrosives.
A l'état doux, les alliages objets de la pré- sente invention peuvent être employés pour des ustensiles de cuisine, ou d'autres emplois où un matériel relativement doux, présentant des qualités de façonnage satisfaisantes et un haut degré de résistance à l'oxydation est désirée
Ils peuvent aussi être utilisés dans les industries automo- bile et aéronautique, comme pour la fabrication de feuilles minces de très grande résistance, pour la fabrication d'ailes d'aéroplane, etc....
REVENDICATIONS
I) procédé d'obtention d'alliages inoxydables de fer, chrome et manganèse, sous forme de barres, feuilles ou fils fortement travaillés à froid, qui comprend le choix d'un alliage de compo- ition se situant dans la gamme de 7,5 à 22% de manganèse, 15 à 32% de chrome, la proportion de chrome dépassant toujours celle du manganèse, le complément étant à peu près en totalité du fer, le chauffage du dit alliage à environ 12000a, le refroi-' dissement, et l'écrouissage poussé du dit alliage.
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