<Desc/Clms Page number 1>
" Alliage fritte " la fabrication de pièces métalliques par les procédés de la métallurgie des poudres a pris de plus en plus d'exten- sion au cours de ces dernières années. On note actuellement que la métallurgie des poudres, qui n'a été pendant longtemps qu'un procédé de métallurgie pour la production de matières pre- mières qui ne pouvaient pas être obtenues par application de procédés de moulage à l'état fondu, ou qui ne donnaient que des produits non satisfaisants, se développe sous forme d'un procédé de moulage pour la fabrication de pièces en métal ou en alliages métalliques, qui peuvent donner par un procédé de fusion des produits meilleurs ou semblables.
<Desc/Clms Page number 2>
La raison de ce développement est que l'on peut obtenir directement, par les procédés de fabrication de la métallurgie des poudres, des pièces métalliques de dimensions données à partir de poudres métalliques, par pression et frittage. Il est ainsi possible de réduire de façon notable l'usinage mécanique, en particulier le tournage, le fraisage et le perçage. Lors de la fabrication de pièces de fer de faibles dimensions, ces économies peuvent représenter jusqu'à 70 % des frais de fabrication engagés jusqu'ici. Il n'est par suite pas étonnant que l'industrie mécanique attribue une grande importance à cette nouvelle technique de travail et s'occupe de façon intensive de son développement.
Il s'est toutefois avéré que l'allongement relative- ment faible que l'on observe en particulier pour des pièces frittées en fer ou en acier, constitue un obstacle notable pour la fabation de pièces, par les procédés de la métallur- gie des poudres dans l'industrie mécanique et limite de façon importante son champ d'application.
Ceci ressort nettement d'une comparaison entre les qualités du fer ou de l'acier fondu et laminé (désigné ci- après par acier entier) et du fer ou de l'acier fritté.
Le fer pur a par exemple à l'état fondu et laminé une résistance de 25 à 30 kg/mm2 et un allongement de 30 à 40 %. vec du fer fritté, on ne peut compter au plus avec une résistance de 24 kg/mm , qu'avec un allongement de 14 à 16 %. L'allongement du fer fritté demeure ainsi de 50 % au moins inférieur à celui du fer entier. Ces rapports sont encore plus défavorables si on établit la comparaison avec du fer renfermant du carbone. Un acier renfermant du carbone laminé et sans alliage présentant une résistance de 35 kg/mm , présente normalement un allongement de 28 %, tandis qu'un acier fritté de même dureté atteint au plus un allongement de 7 %, c'est-à-dire égal au plus à 1/4 de celui de l'acier -,
<Desc/Clms Page number 3>
entier.
Un acier entier d'une résistance de 50 kg/mm présente un allongement d'environ 22 %, tandis que celui d'un acier fritté de même résistance atteint au plus 4 %.
On a adopté ces derniers temps pour juger de la qua- lité de l'acier, de la fonte d'acier, etc... un coefficient dénommé coefficient de qualité. Il se calcule d'après la for- mule suivante : QK = oB x @, dans laquelle B désigne la
100 résistance à la rupture en kg/mm et @ l'allongement 1 = 5 d.
Pour le fer entier et l'acier entier, on obtient quelle que soit la composition un nombre compris entre 10 et 11, qui est la qualité nonmale obtenue. En considérant l'exemple de l'acier entier choisi ci-dessus, présentant une résistance de 50 kg mm2 et un allongement de 20 %, on obtient pour la valeur de Qk l'équation suivante : Qk = 50x22 = 11. Pour la fonte d'acier,
100 les valeurs correspondantes se trouvent comprises entre 6,5 et 8.
Si l'on utilise les coefficients de qualité pour l'examen des types de fer fritte et d'acier fritté connus jusqu'ici, on obtient alors les chiffres ci-après :
EMI3.1
<tb> .B <SEP> Qk
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fer <SEP> fritté <SEP> 3,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> acier <SEP> fritté <SEP> 35 <SEP> kg/mm2 <SEP> 2,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> acier <SEP> fritte <SEP> 50 <SEP> kg/mm2 <SEP> 2,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> acier <SEP> fritté <SEP> 70 <SEP> kg/mm2 <SEP> 1,4
<tb>
Les coefficients de qualité des matières premières frittées à base de fer demeurent donc encore loin derrière ceux du matériau entier.
Par suite, il n'est pas possible d'utiliser les procédés de fabrication de la métallurgie des poudres pour des pièces de construction soumises à des fatigues in- tenses.
<Desc/Clms Page number 4>
le tableau ci-dessus permet toutefois d' établir une seconde remarque. Tandis que pour l'acier entier le coeffi- cient de qualité est pratiquement indépendant de la teneur en carbone jusqu'au point de formation de porlites le coef- ficient de qualité devient nettement plus faible pour des teneurs en carbone croissante lorsqu'il s'agit d'acier fritté.
Cette action se fait tout d'abord sentir dans l'allongement et laisse présager que le fissurage interne engendré par la présence de carbone dans l'acier est notablement plus fort dans l'acier fritté que dans l'acier entier, et il y corres- pond des valeurs de résistance aux chocs plus faibles comme on peut l'observer dans l'acier fritté.
Le carbone possède encore une seconde propriété, qui le rend indésirable comme élément d'alliage dans les aciers frittés. Il entre en réaction avec les gaz présents dans les fours lors du frittage, ces réactions étant soumises à des lois d'équilibre compliquées. Il se produit par suite souvent lors du frittage, des variations de la teneur en carbone, qui rendent impossible ou difficile le respect de tolérances étroites pour la teneur en carbone de l'acier fritté. fin d'éliminer l'action indésirable du carbone lors de la fabrication d' alliages d'acier à base de fer, on a effec- tué un grand nombre de recherches pour remplacer le carbone formant l'élément de résistance et de dureté, par d'autres éléments appropriés.
Ces recherches ont conduit pour le cuivre à des résultats nouveaux et surprenants. On sait depuis longtemps que les systèmes métallographiques fer-carbone et fer-cuivre présentent une certaine ressemblance. On sait également que le cuivre augmente la résistance de l'acier entier et qu'il peut être utilisé pour des opérations analogues de traitement thermique, comme on le fait pour le durcissement martensitique des aciers au carbone. On sait en outre que l'accroissement/}
<Desc/Clms Page number 5>
de la résistance correspond dans les fers à des teneurs crois- santes en cuivre, et varie sensiblement de la même manière que l'abaissement de l'allongement qui y est lié, comme celui des alliages de fer et de carbone correspondants.
Il est toutefois surprenant de constater que, dans les aciers frittés, le comportement du cuivre est totalement différent de celui du carbone. Tandis qu'une teneur en carbone croissante détermine un accroissement de la résistance, et en même temps un abaissement du coefficient de qualité, les alliages de fer et de cuivre correspondants présentent un comportement totalement différent. Des alliages de fer et de cuivre à faible teneur en cuivre présentent déjà dès le début des coefficients de qualité doubles de ceux des aciers frittés de même résistance, et on enregistre un accroisement notable de ce coefficient pour une teneur croissante en cuivre.
Un grand nombre d'essais ont permis de déterminer les valeurs de résistances suivantes :
EMI5.1
<tb> % <SEP> cu <SEP> . <SEP> B <SEP> s <SEP> QK
<tb> 1,5 <SEP> 34,5 <SEP> 15 <SEP> 5,18
<tb>
<tb> 3,0 <SEP> 42,5 <SEP> 12,5 <SEP> 5,31
<tb>
<tb> 4,5 <SEP> 5',0 <SEP> 10 <SEP> 5,4
<tb>
Si l'on établit un parallèle des valeurs entre les nouveaux alliages frittés et des aciers frittes renfermant du carbone de même type, l'intérêt des nouveaux alliages frittés devient particulièrement évident.
EMI5.2
<tb>
Indication <SEP> alliages <SEP> de <SEP> carbone <SEP> alliages <SEP> de <SEP> cuivre
<tb>
<tb> . <SEP> B <SEP> s <SEP> QK <SEP> .B <SEP> s <SEP> QK
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fer <SEP> fritté <SEP> 24 <SEP> 16 <SEP> 3,84 <SEP> 24 <SEP> 16 <SEP> 3,84
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> acier <SEP> fritté <SEP> 35 <SEP> 35 <SEP> 7 <SEP> 2,45 <SEP> 34,5 <SEP> 15 <SEP> 5,18
<tb>
<tb>
<tb> acier <SEP> fritté <SEP> 42 <SEP> -- <SEP> --- <SEP> 42,5 <SEP> 12,5 <SEP> 5,31
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> acier <SEP> fritté <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 4 <SEP> 2,0 <SEP> 54,0 <SEP> 10 <SEP> 5,40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> acier <SEP> fritté <SEP> 70 <SEP> 70 <SEP> 2 <SEP> 1,
4 <SEP> --- <SEP> -- <SEP> ----
<tb>
<Desc/Clms Page number 6>
Il s'avère donc que les nouveaux alliages frittés ont des coefficients de qualité au moins doubles de ceux des aciers frittés à base de carbone connus jusqu'ici. Un champ d'application nouveau et important est ainsi ouvert à l'uti- lisation technique des procédés de fabrication de la métallur- gie des poudres. La différence entre les comportements du carbone et du cuivre doit être recherchée dans le fait que, eu égard à la fabrication par frittage d'aciers au carbone, le caractère métallique du cuivre favorise moins le dévelop- pement des fissures internes que le caractère semi-métallique du carbone.
Les indications qui précèdent sur la résistance des nouveaux alliages frittés se rapportent à l'état des alliages portés au rouge, puis refroidis lentement. Les traitements thermiques habituels comme la trempe hors des limites, de même que le durcissement par regrégation du cuivre soluble dans le domaine supérieur du champ d'application avec de plus grosses quantités, ainsi que dans le domaine inférieur peu- vent naturellement être utilisés pour l'obtention d'une varia- tion à l'extrême des valeurs de résistance.
Les exposés ci-dessus ont simplement porté sur le système fer-cuivre. L'invention n'y est toutefois pas limitée.
Elle concerne également d'autre part les alliages frittés ternaires ou d'un ordre supérieur dans lesquels on utilise le cuivre au lieu de carbone comme agent de dureté et de ré- sistance. On peut utiliser par exemple avantageusement des alliages frittés ternaires des systèmes fer-nickel-cuivre ou fer-manganèse-cuivre pour l'obtention de résistances supéri- eures à 50 kg à l'état rouge. On obtient ainsi pour un alliage renfermant 4,5 % de Ni et 3 % de Cu une résistance de 72 kg mm2 et un allongement de 7,5 %.
Il va de soi que l'on peut également utiliser d'autres métaux pour alliages habituels lors de cette fabrication pour
<Desc/Clms Page number 7>
faire varier les propriétés des nouveaux alliages frittés, et aucun traitement particulier n'est nécessaire pour cette utilisation. La caractéristique de la présente invention ré- side dans le fait qu'elle concerne des alliages frittés dans lesquels on utilise comme agent de dureté et de résistance du cuivre au lieu de carbone.