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WARGONS AKTIEBOLAG? résidant à VARGON (Suède).
PROCEDE POUR LA PRODUCTION DE POUDRES METALLIQUES ET ELECTRODES DE SOUDURE
CONTENANT DE TELLES POUDRES.
La présente invention est relative à un procédé pour la produc- tion de poudres d'ailliages de chrome à faible teneur en carbone en particu- lier de ferrochrome à faible teneur en carbone et concerne plus particulière- ment une corrélation spéciale entre la composition et le traitement thermique pour faciliter le concassage et le broyage en une poudre dont les grains pré- sentent les dimensions voulues.
L'invention concerne également l'utilisation de telles poudres dans les électrodes de soudure.
On a déjà proposé de produire de la poudre en concassant et en broyant,par exemple,du ferrochrome affiné, c'est-à-dire du ferrochrome de com- position suivante s Or : s 65-73 %;
Cmax=0,20% ;
Si = 0,5-2,0 % , le restant étant constitué principalement par du fer. L'alliage est pratique- ment exempt d'impuretés préjudiciables.
On a constaté, toutefois, que le concassage et le broyage de cet al- liage sont exagérément coûteux, à tel point que les poudres en question ont été très peu utilisées jusqu'à présent. Si le coût du broyage pouvait être réduit dans une mesure appréciable, il se produirait directement une extension considérable de l'utilisation de poudres d'alliages de chrome à faible teneur en carbone, par exemple comme alliage d'addition pour les enrobages d'électro- des de soudure, comme matière de départ pour la fabrication de composés d'al- liages de chrome par le procédé par voie humide et comme produits d'addition dans divers procédés métallurgiques.
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La solution du problème de facilitation du concassage et le broya- ge d'alliages de chrome à faible teneur en carboneque l'on a trouvée à présent,,réside dans l'utilisation d'un phénomène impliquant la formation d'une phase dite "phase sigma", qui se produit dans certains aciers inoxyda-
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ble so Ce phénomène, qui n'a jusqu'à présent pas été complètement éclairer se produit lorsqu'on chauffe certains aciers au chrome inoxydables ou ré- fractaires, pendant un certain temps, à une température d'environ 700 C et donne lieu à une augmentation considérable de la fragilité des alliages ainsi traités. Le même phénomène s'est également manifesté avec des alliages chro-
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me=fer plus fortement alliés., Selon un article de J.J.
Heyer publié dans zie- tal Progressti août 1951, page 55-61, l'intervalle pour la phase sigma pure se situerait entre 42 et 52 % de chrome. En dehors de cet intervalle,on trouve des intervalles de phases mixtes, contenant la phase sigma. Les limites de ces intervalles de phases mixtes sont déterminées de façon quelque peu diffé- rente par divers hommes de science. Dans ces intervalles de phases mixtes, la formation de la phase sigma et l'augmentation conséquente de la fragilité ne sont pas aussi rapides, ni aussi prononcées que dans l'intervalle de la phase sigma pure.
Toutefois, par un traitement thermique approprié et/ou par addition d'éléments d'alliage appropriés, il est possible d'obtenir dans ces intervalles de phases mixtes, une formation d'une phase sigma, dans une mesure telle qu'elle puisse être utilisée en pratique,conformément à la pré- sente invention, pour faciliter le concassage et le broyage.
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Sur la base des eaîts mentionnés plus haut, le procédé suivant 1 invention se caractérise essentiellement en ce qu'on choisit, comme matière de départ,un alliage fer-chrome,dont la composition est adaptée à la for- mation de la phase sigma et en ce qu'on refroidit l'alliage fondu dans des conditions telles, ou on soumet l'alliage refroidi à un traitement thermique tel que la phase signa se forme,ce qui accroît la fragilité de l'alliage après quoi l'alliage est refroidi jusqu'à température ambiante,puis con- cassé et broyé par des procédés et des appareils de concassage et de broyage connuso
En général, les alliages utilisés comme matières de départ
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ne doivent pas contenir plus de 60 je de chrome, -s'il n'est pas possible, par une addition d'autres éléments d'alliage, de provoquer la formation d'une pha- se sigma,
qui ne se produit ordinairement pas dans de tels alliages à forte
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teneur en chromea D'un autre obté, la teneur en chrome ne doit pas être in- férieure à environ 20 Q car la formation de la phase sig!²1 est insuffisante à cette faible teneur en chrome, et doit ordinairement être d'au moins 30% le fait que la poudre préparée conformément à l'invention est dure et fragile ne constitue pas un inconvénient, car lorsqu'on emploie la poudre, par exemple dans des électrodes de soudure, elle est refondue et simultanément diluée, par exemple à l'aide de fer, dans une mesure telle que la sensibilité à la formation de la phase sigma et également la fragilité disparaissent.
La transformation en phase sigma est fortement affectée par la température du traitement. Une tells transformation peut se faire à des tem-
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pératures allant d'environ 600 C à environ 88000 et les traitement thermiques suivant l'invention peuvent être exécutés dans toute cette gamme de tempéra- tures, mais on préfère exécuter le traitement thermique à des températures voisines de la limite supérieure de ladite gamme, soit, par exemple, à envi-
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ron 009Cfl de manière à obtenir une transformation plus rapide en phase sigma.
Comme il ressort de ce qui précède,il n'est pas nécessaire de chauffer les alliages de chrome jusqu'à une température comprise entre 880 et
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600 Go Lorsqu'on refroidit l'alliage à partir de l'état fondu, c'est-à-dire depuis une température supérieure à S80C9 il suffira, dans la plupart des cas, de laisser la température diminuer lentement jusque dans cette gamme de 880-600,00. Un tel refroidissement doit également être préféré à un recuit, pour le-motif qu'aucun four de recuit spécial ne doit être fourni, ce qui rend le traitement beaucoup moins coûteux.
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Des recherches antérieures ont également expliqué 1* influence favorable de certains éléments d'addition sur la formation de la phase sigma. la plus important des éléments favorisant la formation de la phase signa est le silicium, qui est, en générais contenu dans les alliages utilisés conformé-
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ment à 1-91nvention. Des recherches ont révélé qu'une teneur d'au moins 1$ qn silicium est avantageuse pour obtenir une augmentation suffisamment rapide de la fragilité.
D'autres éléments, qui favorisent également la formation de la phase sigma et qui, en combinaison avec le silicium, peuvent être employés seuls ou en combinaison l'un avec l'autre, sont le nickel, la titane, le zir- conium, le niobium:, le tantale,le vanadium, le molybdène, le tungstène,le manganèse, le cuivre et 1* aluminium; Certains de ces éléments, notamment le
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nickel, le manganèse, le cuivre la molybdène, le tungstène et la niobium, peuvent avantageusement 6tre ajoutés en'plus grandes quantités, si l'alliage pulvérisé doit être employé pour la fabrication d' électrode s de soudure ou la production de pièces en acier inoxydable fritte.
Pour certaines de ces compositions complexes de l'alliage, aucun traitement thermique, ni aucun refroidissement particulièrement lent n'est. nécessaire.,
En plus de l'amélioration de la capacité de concassage et de broyage, on obtient, grâce à l'invention, d'autres propriétés, décrites ci-après, qui sont souhaitables, en particulier dans la fabrication des électrodes.
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1. Certains des éléments ajoutés, tels que le niceel9 et le cuivre, sont ductiles et par conséquent difficiles sinon impossibles à broyer ou à concasser à l'état pur. Lorsqu'ils font partie de l'alliage de chrome,ces éléments peuvent être aisément broyés.
2. Etant donné que pendant la fusion les éléments ajoutés ont été
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dissous sous la forme moléculaire dans l'alliage, chaque particule de 1-las- liage en poudre obtenu par broyage, présente la même composition chimique Le tra:1:ç,ement de malaxage ou d'homogénéisation, qui est ordinairement néces- saire lors du mélange de poudres pour la fabrication d9électrodes de soudure, est évité. Lors de l'emmagasinage et du transport des poudres, il ne peut pas se produire de séparation du fait de différences dans le poids, spécifique, dans les grains, dans la forme, etc..
3. En raison de la composition ternaire,quaternaire ou encore plus complexe de l'alliage son point de fusion est généralement sensiblement moindre, en comparaison de celui de l'alliage binaire. Ceci présente une très
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grande importance, lorsque l'alliage est utilisé pour la fabrication d9élec trodes de soudure et, en particulier, lorsque l'électrode doit contenir des poudres de métaux fondant à température élevée,tels que molybdène et tung-
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stène.
Lorsqu'on utilise l'é14;tïrode la poudre, le noyau et les éventuels agents de fluxage fondent dans l'arc et les matières fondues se mélangent en une courte période, un faible point de fusion (et un traitement â'homogénéi sation préalable),étant de la plus haute importance
Comme il ressort de la description précédente,un des objets les plus importants de l'invention est la fourniture de poudres,qui sont utilisées comme additions d'alliages pour électrodes de soudure du type com- portant soit un noyau en fer ou alliage de fer, entouré par un enrobage for- mant laitier, soit un tube rempli de constituants formant laitier. On connaît des électrodes, dans lesquelles les constituants formant laitier sont mélan- gés à différents types de poudres métalliques,
telles que des poudres de fer-
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romanganèse et de ferrosil.ciuua9 servant de désoxydants, et à des additions d'alliages, tels que ferrochrome et ferromolybdène, ainsi queà des métaux des- tinés à accroître le rendement de la soudure, c9est=â.md,re le rapport entre le poids de la matière de soudure et le poids du noyau ou tube consommé.
En mettant en pratique les idées fondamentales de l'invention,il est possible de préparer directement des poudres uniformes, qui, lorsqu'elles sont utilisées pour des électrodes de soudure des types précisés plus haut, possèdent en el- les-mêmes les propriétés des agents désoxydants ajoutés précédemment, tels que le ferrosilicium et le ferromanganèse,et d'autres éléments d'alliage, destinés principalement à être incorporés à la soudure et à améliorer ses pro-
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priétés d'une manière ou d'une autre., par exemple à accroître la résistance à la corrosion et à l'érosion, à améliorer les propriétés réfractaires, à amélio- rer la dureté et la ténacité,
etc.. Ces propretés sont obtenues en adaptant convenablement :Les éléments d'alliage dans la poudretout en considérant la règle généraleselon laquelle la composition sera choisie,de façon qu'une transformation de phase, ayant pour effet d'augmenter la fragilités puisse être obtenue Ainsi, en augmentant, de manière appropriée,les teneurs en silicium et en manganèse, il est possible d'obtenir un effet 'désoxydant désiré, sans perte d'éléments d'alliage plus coûteux.
Par ailleurs, en choisissant, de ma- nière appropriées les ingrédients d'alliage plus nobles, tels que le chroma, le nicxel etdans une moindre masures le molybdènele cuivre,la tungstène et des éléments formant des carbures, comme le titane, le vanadium, le nio-
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boums le tantale et le zirconium, il est possible d'obtenir une poudre présen- tant une composition telle que, lorsqu'elle est incorporée à une électrode de soudure pourvue d'un noyau ou d'un tube allié ou non allié, il se forme, lorsque l'électrode fond, une soudure possédant des propriétés réfractaires ou anti-corrosives et une teneur en éléments d'alliage au moins aussi élevée que celle que présente la matière, par exemple l' acier inoxydable, qui doit être soudée à l'aide de cette électrode,
en sorte que la soudure présente au moins des propriétés aussi bonnes que celles de cette matière. Si, conformément à ces considérations, on doit préparer une poudre destinée à être utilisée dans des électrodes pourvues d'un noyau faiblement allié ou non allié et si les électrodes doivent fournir dans la soudure une matière du type 18/8,
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c'est-à-dire une matière contenant environ 18 % de chrome et 8 te.
de nicJ#1.9 et présentant éventuellement aussi de plus faibles teneurs en autres métaux améliorant les propriétés de la soudure,tels que le manganèse le molybdène,
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le cuivre, 1)1 aluminium, le tungstène et des éléments formant des carbures, etc.., l'alliage à partir duquel la poudre est préparée conformément à l' naam vention doit contenir avantageusement du chrome et du nicJ# 1 dans un rapport compris entre 2 si et 3:1.
Ainsi, pour une teneur en chrome comprise entre
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30 et 60 9 la teneur en nicKel doit être comprise enre 10 et 30 po On em- ploie, de préférence, des alliages dont la teneur en chrome est comprise entre 40 et 50 e et la teneur en nicteel entre 13 et 25 do Avec les teneurs en chro- me et en nicJ# 1 indiquées ci-avant, la teneur en-silicium doit être comprise entre environ 1 % et une teneur de 4% supérieure à la quantité nécessaire pour la désoxydation, 1.' alliage pouvant avantageusement contenir,en outre, du molybdène jusqu'à une teneur de 5 % et davantage.
La teneur en carbone doit être aussi faible que possible et ne doit, de préférence, pas excéder
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020 %0 Avec des alliages présentant la composition susindiquée 9 on a constaté que même un refroidissement normal à L'air est, dans certains cas, suffisamment lent pour obtenir la fragilité favorisant Inaptitude au broyage, un traitement thermique supplémentaire à des températures comprises entre 600 et 880 C étant souvent superflu.
On donnera ci-après des exemples de compositions d'alliages du type précisé plus haut,qui deviennent fragiles par refroidissement à partir de l'état fondu., sans traitement thermique séparéo
TABLEAU 1.
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%.Si %Gr %Ni % Mo oc (1) 1,89 49,8 13,2 3,25 0,05 (2) 959 4894 1597 - 0,14 (3) 1977 47,9 15,7 3,65 0905 (4) 1,52 4596 18,5 2,80 O14 (5) 1.966 43g3 17 S7 3,00 0,10 (6) 1,66 43.9 16,6 3,28 0,11 (7) 1,68 44510 14,8 3,40 0905
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Dans chacun de ces exemples, la pourcentage restant est constitué par du fer avec les éléments accessoires qui y sont ordinairement contenus.
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lorsque l inven1iion doit être mise en oeuvre pour la préparation de poudres de ferrochrome affinés, la teneur en chrome ne doit pas dépasser 60 %. On donnera ci-après quelques exemples dalliagas ferrochrome.,avec lesquels l'invention peut être mise en oeuvre et qui nécessitent un traite- ment thermiques, tel que celui décrit plus haute
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TAB IBAU 2.
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Cr <SEP> C <SEP> Si
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<tb> (1) <SEP> 58,7 <SEP> 0,17 <SEP> 1,20
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<tb>
<tb> (2) <SEP> 53,9 <SEP> 0,06 <SEP> 1,14
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(3) 47,7 0,22 1921 (4) 44.97 005 0,94 (5) 57,9 0l7 1962 (6) 50,8 0,15 1970 (7) 47,0 0,16 1,60 (8) l,23 0,15 1,35
Dans chacun de ces exemples, le pourcentage restant est constitué par du fer avec les éléments accessoires qui y sont ordinairement contenus
En général, on peut dire que la nécessité du traitement thermique diminue à mesure qu'augmente la teneur en élément s 9 tels que silicium, molyb-
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déne tungstène, titanes vanadium et nicJ# J.o L'Invention n'est pas limitée en ce qui concerne la nature de l'ingrédient formant laitier ou du liant,
lorsque la poudre d'alliage est
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utilisée dans un enrobage délectrode de soudure'. L'enrobage peut être acide, neutre ou basique.
REVENDICATIONS.