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PERFECTIONNEMENTS AUX ALLIAGES A BASE DE CUIVRE.
La présente invention a trait à des perfectionnements aux allia- ges à base de cuivre. Elle concerne particulièrement de tels alliages des- tinés à la production de pièces moulées et les pièces moulées en ces allia- ges et, spécialement, les pièces moulées de grosse section, telles, par exemple, que les hélices marines. Toutefois,' 'les alliages selon l'inven- tion peuvent aussi être employés avantageusement à l'état forgé.
Les bronzes d'aluminium les plus complexes, contenant générale- ment du nickel et du fer et, moins fréquemment, de petites proportions de manganèse, ont de bonnes propriétés, telles qu'une tenacité et une ductili- té élevées et une bonne résistance à la fatigue et à la corrosion, mais ne supportent pas, tout particulièrement, la comparaison avec d'autres allia- ges à mouler à base de cuivre.
Les difficultés principales sont dues aux hautes températures auxquelles 1?alliage doit être fondu et coulé et l'al- liage présente une forte tendance à absorber du gaz lors de fusions réàli- sées à grahde échelle (particulièrement dans les fours à réverbère) et des inclusions de scorie et d9oxyde ont tendance à se former dans le moule et à rester incorporées dans la pièce moulée Ainsi, par exemples-dés difficul- tés de cette nature, très sérieuses, surviennent lorsqu'on fait usage du bronze d'aluminium à haute résistance contenant 10 % de Al, 5 % de Ni et 5 % de Fe (D.T.D.412) pour des pièces moulées très grandes ou grosses.
Ces difficultés ont fortement contrecarré l'application des alliages de cet- te classe aux grosses pièces moulées.
Un but de la présente invention est de présenter un alliage ayant les bonnes propriétés des bronzes d'aluminium contenant du nickel et du fer et spécialement une bonne résistance à la fatigue et à la corrosion, mais n'en présentant pas les désavantages pour le moulage à haut point de fusion.
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Selon l'invention, un bronze d'aluminium, ou une pièce moulée ou forgée de ce bronze, comprend 10 à 15 % (et, de préférence, 11 à 14 %) de manganèse, 6 1/2 à 9 % d'aluminium, 2 à 4 % (et, de préférence 2,5 à 3,5 %) de fer et 1,5 à 6 % (et, de préférence, 2 à 5 %) de nickel, le restant con- sistant en cuivre (teneur de l'ordre de 70 % au moins), sans compter les im- puretés ou les petites quantités d'autres éléments, généralement présents dans les bronzes d'aluminium ordinaires. Réciproquement, les éléments connus pour être nocifs pour de tels bronzes doivent en général.être évités. Ainsi, des teneurs dépassant sensiblement 0,2 % de silicium ou 0,02 % de phosphore sont nocives.
Voici un exemple d'une composition qui montra de bonnes qualités de moulage de même que de bonnes propriétés à la traction, une bonne résis- tance à la fatigue et à la fatigue de corrosion dans l'eau de mer et une bonne résistance à la corrosion et à l'érosion par cavitation (ce qui con- stitue une combinaison de propriétés convenant aux hélices marines) :
EMI2.1
<tb> Manganèse <SEP> 11,7 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 7,2 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Fer <SEP> 3,3 <SEP> %
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 2,2 <SEP> % <SEP>
<tb> Cuivre <SEP> le <SEP> restant
<tb>
Un échantillon de cette composition, soumis à des essais, avait les propriétés suivantes :
EMI2.2
<tb> Résistance, <SEP> essai <SEP> à <SEP> 0,15 <SEP> % <SEP> 18,0 <SEP> tonnes <SEP> par <SEP> pouce <SEP> carré
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> à <SEP> la <SEP> trac-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tion <SEP> 42,5 <SEP> tonnes <SEP> par <SEP> pouce <SEP> carré
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Allongement <SEP> 28 <SEP> % <SEP> sur <SEP> 2 <SEP> pouces
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> fatigue <SEP> + <SEP> 17,7 <SEP> tonnes <SEP> par <SEP> pouce <SEP> carré
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Point <SEP> de <SEP> fusion <SEP> 960 C.
<tb>
L'alliage selon l'invention se prête bien au moulage en moule de sable et de métal. Il coule proprement et ne donne pas lieu aux diffi- cultés associées à la formation de la scorie dans le moule. En outre, ses propriétés, y compris la résistance à la traction et la résistance à la fatigue, ne sont pas sérieusement réduites lorsqu'il est coulé en grosses sections, cette caractériqtique avantageuse étant spécialement surprenante.
On a trouvé que cet alliage se moulait bien en coquille et il donne des pièces moulées en coquille à la pesanteur qui ont la résistance et la ténacité exigée des bronzes d'aluminium standard et qui sont capables d'un service aussi rigoureux. Toutefois, grâce à son point de fusion plus bas, l'alliage selon l'invention présente une tendance moindre que lesdits bronzes à délabrer les coquilles.
Finalement, l'alliage présente d'autres propriétés utiles à l'état forgé. Bien qu'il puisse avoir la même résistance qu'un bronze d'a- luminium à haute résistance standard, il est plus forgeable et peut être forgé à des températures plus basses, d'où régulste l'avantage supplémen- taire d'une usure moindre des matrices de forgeage. Voici un exemple d'une composition forgeable à hautes résistances à la corrosion :
EMI2.3
<tb> Manganèse <SEP> 12 <SEP> %
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 7,25 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Fer <SEP> 3,0 <SEP> %
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 5,0 <SEP> % <SEP>
<tb> Cuivre <SEP> le <SEP> restant
<tb>
Les qualités et les propriétés de l'alliage selon l'invention sont donc telles qu'elles le rendent utile aux constructeurs de plusieurs
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branches.
Les alliages de cuivre-aluminium, contenant des proportions sub- stantielles de manganèse, ont été étudiées, par divers chercheurs, mais l'in- térêt pratique à 1?égard de ces alliages parait s'être limité à leur forme-! forgée et à quelques compositions ayant des propriétés électriques ou magné- tiques spéciales. En tous cas, l'usage pratique dont il a été fait de ces alliages pour le moulage a été nul ou très réduit. Il est vraiment très surprenant que la composition selon l'invention montre de bonnes qualités de moulage,car les alliages à haute teneur en manganèse avaient en général mauvaise réputation en ce qui concerne ces qualités.
En outre, on manquait totalement ou presque totalement d'informations sur les propriétés prati- ques, par exemple les propriétés à la fatique, de tels alliages de cuivre- aluminium contenant des proportions substantielles de manganèse.
Dans la composition selon 1?invention, le bas point de fusion est associé avec la présence du manganèse, tandis qu'une finesse accrue du grain et une amélioration considérable des propriétés mécaniques paraissent etre dues à la teneur en fer. La résistance à la corrosion est associée à la teneur en nickel et c'est un fait digne d'étonnement qu'une amélioration utile puisse être obtenue par une teneur en nickel relativement faible et ce, en outre, sans relever sensiblement le point de fusion de l'alliage.
Pour les emplois qui requièrent un degré modéré de résistance à la corrosion, il sera fait normalement usage d'un alliage contenant 2% (ou, au moins, 1 1/2 %) de nickel. Par exemple, un tel alliage, qui est avantageux, comprend approximativement 12 % de manganèse, 7 1/2 % d'alumi- nium, 3 % de fer et 2 % de nickel, le restant consistant sensiblement en cuivre. L'augmentation de la teneur en'nickel résulte en une amélioration de la résistance à la corrosion sans entrainer une variation appréciable des propriétés mécaniques de 1-'alliage. Une teneur en nickel de 5 % (ou bien, comprise entre 4 et 6 %), permet d9obtenir une résistance à la corrosion équivalente à celle des meilleurs bronzes d'aluminium dépourvus de manga- nèse.
De petites additions d'étain peuvent aussi être faites en vue d'amé- liorer la résistance à la corrosion.
REVENDICATIONS.
1. Bronze d'aluminium comprenant 10 à 15 % de manganèse, 6 1/2 a 9 % d'aluminium, 2 à 4 % de fer et 1,5 à 6 % de nickel, le restant con- sistant sensiblement en cuivre.