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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX ALLIAGES A BASE DE CUIVRE, ET A LA
PRODUCTION DE CEUX-CI.
La présente invention a trait aux alliages dans lesquels le cuivre est l'élément prépondérant, et qui contiennent du nickel et du zinc.
Les demandeursont constaté que l'addition de cadmium, faite dans certaines proportions, aux alliages renfermant du nickel et du zinc dans cer- taines proportions, permet non seulement l'amélioration de la résistance à la corrosion,mais également l'obtention de valeurs élevées de dureté, de ré- sistance à la traction et d'allongement par le travail mécanique et le recuit requis, et encore qu'un grand nombre de tels alliages répondent d'une manière satisfaisante à un ou des traitements thermiques subséquents et à un travail mécanique additionnel pour accroître plus encore la dureté et la résistance à la traction sans réduction excessive de la valeur d'allongement.
Des alliages perfectionnés selon la présente invention comprennen- nent 4 à 22,5% de nickel, 4 à 22,5% de zinc, 0,5à 3,5 % de cadmium et pas moins de 55 % de cuivre, la quantité de nickel n'étant de préférence, ni in- férieure aux 4/5, ni supérieure aux 5/4 de la quantité de zinc et, en tous cas, n'excédant pas deux fois la quantité de-zinc.
La ductilité peut encore être améliorée par une addition de fer de 0,01 à 2,50 % Les pourcentages des éléments d'alliages indiqués dans la description.et les revendications, sont donnés en référence au poids. '
D'autres métaux peuvent être ajoutés dans les buts décrits dans les publications et ouvrages de métallurgie: par exemple, du plomb peut être ajouté pour améliorer la faculté d'usinage; du rhodium peut être ajouté com- me hydrophobe, et d'autres métaux peuvent être ajoutés pour-accroître le dur- cissement et la ténacité.
Des alliages suivant l'invention, ayant une riche coloration d'or et un beau lustre, et dont-la texture leur permet d'acquérir un poli de de-
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gré élevé, comprennent du cuivre et les métaux additionnels suivants, savoir :
EMI2.1
<tb> nickel <SEP> 4,00 <SEP> à <SEP> 8,00 <SEP> % <SEP>
<tb>
EMI2.2
zinc , oo à 8, oo $
EMI2.3
<tb> cadmium <SEP> 1,25 <SEP> à <SEP> 2,25 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> fer <SEP> 0,01 <SEP> à <SEP> 1,00%
<tb>
EMI2.4
<tb> nickel <SEP> 6,00 <SEP> %
<tb>
<tb> zinc <SEP> 5,90 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> cadmium <SEP> 1,75%
<tb>
<tb> fer <SEP> 0,20%
<tb>
Le.
couleur varie naturellement suivant la composition, et l'on produit des alliages présentant une agréable couleur et un lustre analogue à l'argent, et de texture leur permettant d'acquérir un degré élevé de poli, en obtenant une haute résistance à la corrosion, en utilisant du nickel et du zinc avec leurs valeurs les plus élevées des gammes des teneurs maxima mentionnées plus haut, c'est-à-dire des alliages consistant en cuivre avec les métaux additionnels suivants :
EMI2.5
<tb> nickel <SEP> 15,00 <SEP> à <SEP> 22,50 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> zinc <SEP> 15,00 <SEP> à <SEP> 22,50 <SEP> % <SEP>
<tb>
EMI2.6
cadmium 1, 75 à 2,75%
EMI2.7
<tb> fer <SEP> 0,01 <SEP> à <SEP> 1,00%
<tb>
Un alliage préféré (ci-après dénommé alliage "B") rentrant dans les limites dont il vient précisément d'être question, est constitué par du cuivre et les métaux additionnels suivants :
EMI2.8
<tb> nickel <SEP> 17,45 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> zinc <SEP> 19,00 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> cadmium <SEP> 2,25 <SEP> %--
<tb>
<tb> fer <SEP> 0,30 <SEP> % <SEP>
<tb>
Les alliages perfectionnés peuvent être coulés par les méthodes ordinaires. Ils peuvent être produits, par exemple, suivant le procédé dé- crit et revendiqué dans le brevet anglais 455,434 , exempts d'inclusions, soufflures et autres défauts.
Dans le processus de fusion des alliages, il est désirable d'é- viter les courants d'air inutiles dans le voisinage du métal fondu, en par- ticulier pendant le versage ou coulée. Les alliages perfectionnés peuvent être produits sous forme de feuille, bande, tube, tuyau, fil, barre, tige et autres formes, et une diversité d'objets ou articles peuvent.en être con- fectionnés ou usinés, par exemple par étirage à froid ou à chaud, et matri- gage, pressage, forgeage, découpage, perçage, forage et tournage. Un grand nombre de ces alliages sont capables de prendre une trempe de ressort et peuvent être brasés ou soudés par soudure tendre ou autre.
Après coulée, les alliages peuvent être travaillés mécanique- ment, par exemple laminés dans le cas de tôles jusqu'à atteindre l'épais- seur désirée. Un recuit est alors exécuté après chaque travail mécanique, à une température comprise entre 775 C et 880 C, l'alliage étant refroidi à l'air à partir de cette température. Alternativement, l'alliage peut être extrudé à travers des matrices.
Un grand nombre des alliages perfectionnés sont sensibles à, et peuvent être soumis à un autre traitement thermique à des températures plus basses pour accroître la dureté et la résistance à la traction, et cet autre traitement thermique peut être suivi d'un travail mécanique pour accroître plus encore les valeurs de ces caractéristiques.
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Cet autre traitement thermique consiste à chauffer à une tempé- rature allant de 600 à 750 C, suivi d'un refroidissement brusque à l'air.
Du travail mécanique, par exemple un laminage, peut être effectué entre le recuit et cet autre traitement thermique, bien que ceci ne soit pas essen- tiel. Cet autre traitement thermique est ci-après dénommé le traitement thermique primaire. Les températures inférieures, dans la gamme précitée de températures, permettent d'obtenir.de plus hautes résistances et ducti- lité avec de plus faibles allongements, et les températures les plus éle vées de la gamme donnent de grands allongements.
Alternativement, l'autre traitement thermique peut consister dans le dit traitement thermique primaire et un traitement thermique subséquent (ci-après dénommé le traitement thermique secondaire),qui consiste en un chauffage de l'alliage à une température entre 4000 et 4500C. suivi d'un re- froidissement à l'air. Ce traitement thermique secondaire donne de la téna- cité ,
Les alliages peuvent être mécaniquement travaillés, par exemple laminés, à une forme finie après'le traitement thermique primaire, mais une plus grande ténacité est obtenue lorsque les alliages ont été soumis aux traitements thermiques primaire et secondaire, chacun d'eux suivi d'un tra- vail mécanique.
L'application du traitement thermique primaire ou des trai- tements thermiques primaire et secondaire, ou de leurs travaux mécaniques subséquents, dépend de la composition exacte de l'alliage et des dureté, résistance à traction, ténacité et allongement à finalement obtenir.
Des essais comparatifs ont été effectués entre l'alliage "A" et un alliage ternaire consistant en 88 % de cuivre, 6 % de nickel et 6 % de zinc (ci-après appelé alliage "Z) qui a une couleur or et un bon lustre.
L'alliage "Z" peut être mécaniquement travaillé et recuit à une tempéra- ture de 450 à 750 C et lorsqu'il est réduit par un travail mécanique, par exemple un laminage, il durcit et atteint de bonnes valeurs de résistance à traction et d'allongement, mais il n'est pas sensible à un traitement ther- mique primaire ou secondaire.
Ces essais ont montré que l'alliage "A" à l'état complètement re- cuit possède une résistance à traction de 31,5 à 37,8 Kos/mm2, une dureté de 75 à 80 à la pointe de diamant, et un allongement de 50-60 % sur 50 mm, alors que les valeurs correspondantes pour l'alliage "Z" sont de: résistan- ce à traction 23,6 à 28,35 Kos/mm2; dureté à la pointe de diamant 62 à 70; et un allongement de 45-50 % sur 50 mm. L'alliage "A" a été laminé par les méthodes usuelles jusqu'à donner une résistance à traction de 70,87 à 78,75 Kos/mm2 et une dureté de 220-235 à la pointe de diamant, tandis que les va- leurs correspondantes pour l'alliage "Z" sont de 50,4 à 56,7 Kos/mm2, et 125-135 de dureté à la pointe de diamant.
Pour ces résistances et duretés, l'alliage "A" avait un allongement de 15-20 % sur 50 mm tandis que l'alliage "Z" avait un allongement de 7-10 % sur 50 mm. Dans le cas de l'alliage "A", la résistance à traction a été portée à 83,47 - 94,5 Kos/mm2 et la dureté à la pointe de diamant à 340 - 350 en soumettant l'alliage, après recuit, au traitement thermique primaire suivi de laminage, l'allongement diminuant à 8-10 % sur 50 mm. Après avoir été soumis au traitement thermique secondaire, l'alliage montre un accroissement de ténacité, et une ténacité plus grande encore est obtenue après un autre laminage.
D'une façon générale l'alliage "A" ne montre aucune tendance à la fissuration ni à la rupture des cristaux jusqu'après réduction de la feuille de plus des 65 % de son épaisseur initiale.
La feuille laminée et thermique traitée jusqu'à une résistance à traction de 83,47 - 94,5 Kos/mm2 se pliait à 180 autour d'une barre d'un diamètre égal à 2,5 fois son épaisseur, et après avoir été laminée et ther- miquement traitée jusqu'à un état demi-dur, elle se pliait à 180 autour d'une barre d'un diamètre égal à 1,5 fois seulement son épaisseur, sans si- gne de fendillement ou de pelage.
On a constaté que l'alliage "B" donne des résultats améliorés analogues, comparativement à un alliage ternaire consistant en 53 % de
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cuivre, 21 % de nickel et 26 % de zinc.
REVENDICATIONS.
1. - Un alliage comprenant 4 à 22,5 % de nickel, 4 à 22,5 % de zinc,0,5 à 3,5 % de cadmium et pas moins de 55 % de cuivre, la quantité de nickel n'excédant pas deux fois la quantité de zinc.
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IMPROVEMENTS TO COPPER-BASED ALLOYS, AND TO
PRODUCTION OF THESE.
The present invention relates to alloys in which copper is the predominant element, and which contain nickel and zinc.
The applicants have observed that the addition of cadmium, made in certain proportions, to the alloys containing nickel and zinc in certain proportions, not only makes it possible to improve corrosion resistance, but also to obtain high values. hardness, tensile strength and elongation by mechanical work and annealing required, and yet many of such alloys respond satisfactorily to subsequent heat treatment (s) and work. additional mechanical to further increase hardness and tensile strength without excessive reduction in the elongation value.
Alloys improved according to the present invention include 4 to 22.5% nickel, 4 to 22.5% zinc, 0.5 to 3.5% cadmium and not less than 55% copper, the amount of nickel. preferably neither less than 4/5 nor greater than 5/4 of the amount of zinc and, in any case, not exceeding twice the amount of zinc.
Ductility can be further improved by addition of iron from 0.01 to 2.50%. The percentages of the alloying elements given in the description and the claims are given with reference to weight. '
Other metals can be added for the purposes described in metallurgical publications and works: for example, lead can be added to improve machinability; rhodium can be added as a hydrophobic, and other metals can be added to increase hardness and toughness.
Alloys according to the invention, having a rich golden color and a beautiful luster, and whose texture allows them to acquire a high polish.
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high grade, include copper and the following additional metals, namely:
EMI2.1
<tb> nickel <SEP> 4.00 <SEP> to <SEP> 8.00 <SEP>% <SEP>
<tb>
EMI2.2
zinc, oo to 8, oo $
EMI2.3
<tb> cadmium <SEP> 1.25 <SEP> to <SEP> 2.25 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> iron <SEP> 0.01 <SEP> to <SEP> 1.00%
<tb>
EMI2.4
<tb> nickel <SEP> 6.00 <SEP>%
<tb>
<tb> zinc <SEP> 5.90 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> cadmium <SEP> 1.75%
<tb>
<tb> iron <SEP> 0.20%
<tb>
The.
color varies naturally according to the composition, and alloys are produced having a pleasant color and a luster similar to silver, and of a texture allowing them to acquire a high degree of polish, obtaining a high resistance to corrosion, using nickel and zinc with their highest values of the maximum content ranges mentioned above, i.e. alloys consisting of copper with the following additional metals:
EMI2.5
<tb> nickel <SEP> 15.00 <SEP> to <SEP> 22.50 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> zinc <SEP> 15.00 <SEP> to <SEP> 22.50 <SEP>% <SEP>
<tb>
EMI2.6
cadmium 1.75 to 2.75%
EMI2.7
<tb> iron <SEP> 0.01 <SEP> to <SEP> 1.00%
<tb>
A preferred alloy (hereinafter referred to as alloy "B") falling within the limits just mentioned, consists of copper and the following additional metals:
EMI2.8
<tb> nickel <SEP> 17.45 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> zinc <SEP> 19.00 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> cadmium <SEP> 2.25 <SEP>% -
<tb>
<tb> iron <SEP> 0.30 <SEP>% <SEP>
<tb>
Advanced alloys can be cast by ordinary methods. They can be produced, for example, by the process described and claimed in British Patent 455,434, free from inclusions, blisters and other defects.
In the process of melting alloys, it is desirable to avoid unnecessary drafts in the vicinity of the molten metal, particularly during pouring or casting. The improved alloys can be produced in sheet, strip, tube, pipe, wire, bar, rod and other forms, and a variety of articles or articles can be formed or machined therefrom, for example by cold drawing. or hot, and die-forging, pressing, forging, cutting, drilling, drilling and turning. Many of these alloys are capable of spring quenching and can be soldered or soldered by solder or the like.
After casting, the alloys can be mechanically worked, for example rolled in the case of sheets, until the desired thickness is reached. Annealing is then carried out after each mechanical work, at a temperature between 775 C and 880 C, the alloy being cooled in air from this temperature. Alternatively, the alloy can be extruded through dies.
Many of the improved alloys are sensitive to, and may be subjected to further heat treatment at lower temperatures to increase hardness and tensile strength, and this further heat treatment may be followed by mechanical work to increase even more the values of these characteristics.
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This further heat treatment consists of heating to a temperature ranging from 600 to 750 C, followed by abrupt cooling in air.
Mechanical work, eg rolling, can be done between the annealing and this other heat treatment, although this is not essential. This other heat treatment is hereinafter referred to as the primary heat treatment. The lower temperatures, in the above temperature range, provide higher strengths and ductility with lower elongations, and the higher temperatures in the range provide large elongations.
Alternatively, the other heat treatment may consist of said primary heat treatment and a subsequent heat treatment (hereinafter referred to as secondary heat treatment), which consists of heating the alloy to a temperature between 4000 and 4500C. followed by air cooling. This secondary heat treatment gives tenacity,
Alloys can be mechanically worked, e.g. rolled, to a finished shape after the primary heat treatment, but greater toughness is achieved when the alloys have been subjected to the primary and secondary heat treatments, each followed by a mechanical work.
The application of the primary heat treatment or the primary and secondary heat treatments, or their subsequent mechanical work, depends on the exact composition of the alloy and the hardness, tensile strength, toughness and elongation ultimately achieved.
Comparative tests were carried out between alloy "A" and a ternary alloy consisting of 88% copper, 6% nickel and 6% zinc (hereinafter referred to as alloy "Z) which has a gold color and good quality. chandelier.
Alloy "Z" can be mechanically worked and annealed at a temperature of 450 to 750 C and when reduced by mechanical work, eg rolling, it hardens and achieves good tensile strength values and. elongation, but it is not sensitive to primary or secondary heat treatment.
These tests have shown that Alloy "A" in the fully annealed condition has a tensile strength of 31.5 to 37.8 Kos / mm2, a hardness of 75 to 80 at the diamond point, and a elongation of 50-60% over 50 mm, while the corresponding values for alloy "Z" are: tensile strength 23.6 to 28.35 Kos / mm2; diamond point hardness 62 to 70; and an elongation of 45-50% over 50mm. Alloy "A" was rolled by the usual methods to give a tensile strength of 70.87 to 78.75 Kos / mm2 and a hardness of 220-235 at the diamond point, while the va- their corresponding values for the "Z" alloy are 50.4 to 56.7 Kos / mm2, and 125-135 diamond point hardness.
For these strengths and hardnesses, alloy "A" had an elongation of 15-20% over 50mm while alloy "Z" had an elongation of 7-10% over 50mm. In the case of alloy "A", the tensile strength was increased to 83.47 - 94.5 Kos / mm2 and the diamond point hardness to 340 - 350 by subjecting the alloy, after annealing, at primary heat treatment followed by rolling, the elongation decreasing to 8-10% over 50 mm. After being subjected to the secondary heat treatment, the alloy shows an increase in toughness, and still greater toughness is obtained after further rolling.
In general, alloy "A" does not show any tendency to crack or to break the crystals until after reduction of the sheet by more than 65% of its initial thickness.
The laminated and heat-treated sheet to a tensile strength of 83.47 - 94.5 Kos / mm2 would bend 180 around a bar with a diameter of 2.5 times its thickness, and after being rolled and heat treated to a semi-hard state, it bent 180 ° around a bar with a diameter of only 1.5 times its thickness, with no signs of cracking or peeling.
Alloy "B" has been found to give similar improved results as compared to a ternary alloy consisting of 53%.
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copper, 21% nickel and 26% zinc.
CLAIMS.
1. - An alloy comprising 4 to 22.5% of nickel, 4 to 22.5% of zinc, 0.5 to 3.5% of cadmium and not less than 55% of copper, the quantity of nickel not exceeding not twice the amount of zinc.