BE534826A

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Publication number: BE534826A
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   On connaît depuis longtemps des alliages de cuivre à forte teneur en plombe On les utilise largement comme bronzes à deux ou plusieurs cons- tituants, dans la fabrication de coussinets destinés aux fortes charges. 



   Les bronzes à deux constituants ne sont utilisables que sous la forme de revêtements   c'est-à-dire   en combinaison avec une coquille porteuse résis- tante en acier ou en alliage de cuivre à grande résistance, tels que les métaux blancs, tandis que les conzes de   cuivre   oue plomb à plusieurs constituants peuvent résister à de fortes contraintes même sans armature. 



   Cette résistance mécanique plus grande que doit avoir un bronze au plomb à plusieurs constituants résulte de l'addition de métaux qui s'allient au   cuivrea   Ceux-ci sont en premier lieu l'étain et le nickel. L'addition de l'étain peut avoir lieu jusqu'à 10 % d'après la DIN 1716, et celle de nickel dusqu'à 2,5 %. 



   Il existe également certains bronzes spéciaux qui, outre l'étain et le nickel, contiennent encore d'autres métaux, comme le manganèse, le fer et aussi le siliciumo Dans le cas de tous ces alliages, il s'agit d'une variante des bronzes habituels et standardisés au plomb et à l'étain. 



   On a eu connaissance aussi d'alliages de cuivre et de zinc con- tenant du silicium, chez lesquels on obtient une amélioration de l'usi- nabilité ou des propriétés du métal de paliers, en additionnant des quan- tités assez importantes de plomb. 



   Selon la présente invention, on obtient par contre d'excellents bronzes en plomb rien que par addition de silicium au cuivre et au plomb. 



   Si on ajoute le silicium en faible proportion, celui-ci, à cause de son action désoxydante, contribue à améliorer la liaison entre la coquille por- teuse et le bronze au plomb, tandis que des proportions plus fortes de silicium favorisent plus sensiblement qu'unemeême proportion d'étain les propriétés mécaniques des bronzes au plomb. Les bronzes au plomb contenant du silicium présentent une texture à grains extrêmement fins et, contrairement à ce que certains peuvent prétendre, la répartition du plomb n'y laisse rien à désirero Voir à ce sujet l'ouvrage de KUEHNEL   "Werkstoffe   fur Gleitlager" (Matières pour paliers à glissement), 1939, page 282. Pour xne teneur en plomb de 1 à 40 %, la teneur en silicium des alliages qui font l'objet de l'invention doit être de 0,1 à 6%, le reste étant constitué par du cuivre. 



   Les propriétés déjà très avantageuses des bronzes purs au plomb et au silicium, meilleures que celles des bronzes correspondants à l'étain et au plomb - même sile teneur en étain est de   10 %   et plus - n'ont à être modifiées que dans de rares cas. Quand il s'agit d'augmenter la résistance mécanique, de rendre le grain plus fin ou d'augmenter la résistance à la corrosion ou bien qu'il y a lieu d'augmenter l'aptitude à la coulée, les bronzes au plomb et au silicium qui font l'objet de l'invention peuvent recevoir encore un certain nombre d'additions généralement assez faibles qui sont ajoutées soit séparément soit par groupes à l'alliage de base. 



   Ces additions sont 0,1 à 10   %   de cadmium, 0,1 à 5 % d'antimoine et 0,1 à   5 %   d'arsenic. L'arsenic n'est avantageux, comme élément durcissant, que si les teneurs en silicium ne dépassent pas 1,5 %, En présence de plus de 1,5 % de silicium, l'arsenic provoque la déchirure des pièces coulées - comme l'ont montré plusieurs essais - et de fortes ségrégations, Sembalables alliages ne sont donc pas utilisables en pratique. 



   De plus, les alliages peuvent contenir 0,1 à 2 % de magnésium, de titane ou de soufre et au moins de 2 % d'aluminium, 0,1 à   0,5 %   de phosphore ainsi que 0,01 à 1 % des métaux alcalins potassium, sodium et lithium ou des métaux alcalino-terreux calcium et baryum. Dasn le cas d'une addition 

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 d alumiuium, la teneur en plomb des alliages selon l'invention doit être supérieure à 3 % Des métaux indiqués, quelques-uns s'allient tant au cuivre qu'au plomb, d'autres s'allient de préférence au plomb qu'ils durcissent en contribuant ainsi à augmenter la résistance mécanique de l'alliage. 



   Si les additions d'étain aux alliages qui font l'objet de l'invention ne sont pas absolument nécessaires, de faibles teneurs en étain de 0,1 à 5 % pauvent en finluencer favoablement les propriétés. On a constaté avec étonnement que, avec de faibles proportions d'étain, les alliages   cuivre-polomb-silicium   présentent une texture correspondant à l'eutectorided + des bronzes à   l'étaino   Les propriétés du métal de paliers accusent par là   certaineamélioration  L'influence la plus favorable d'une addition d'étain se produit lorsque   l'alliage   a une teneur en plomb moyenne.

   Celle-ci, pour délimiter aussi l'invention par rapport au brevet allemande   7560035   est donx fixée à plus de 5 % en plomb pour les alliages c contenant de l'étain qui font l'objet de la présente invention;
Pour obtenir un accroissement de la résistance mécanique et de la dureté des alliages ou pour en augmenter la   résistance 16   l'usure, on ajoute encore 0,1 à 5 % de cobalt, manganèse et fer et moins de 5 % de nickel. Etant donné que ces métaux, particulièrement quand les teneurs de l'alliage en silicium sont assez fortes, exercent une influence durcissante prononcée, l'addition doit en être faible. 11 s'est avéré ainsi que, en présence de un ou plusieurs des métaux nickel, cobalt   et.manganèse,   il convenait- de maintenir la proportion d'étain à moins de 2 %.

   De plus, la teneur en plomb doit être, dans ce cas, de plus de 10 % pour que l'alliage ne perde pas sa caractéristique de bronze au   plombo   
Pour diminuer le prix de revient des alliages, on peut, sans que leurs propriétés en soient notablement altérées, leur ajouter encore 0,1 à 10 % de   zincoCette   addition de zinc rend moine bonnes les propriétés du métal de paliers mais cet inconvénient est compensé par le fait que, dans les alliages cuivre-plomb-silicium-étain qui font l'objet de l'invention, on fixe à plus de   7,5 %   la teneur en plomb.

   r 
Quelques-uns des alliages peuvent être améliorés par un traitement thermique consistant à chauffer à 50-500  pendant 1 à 30 heures, le cas échéant après trompe préalable entre 300 et 900  Co Semblable traitement thermique n'est pas nouveau en soie ll est étonnant toutefois que, pour des teneurs en plomb de 20 % et plus, on arrive à augmenter la dureté de plus de moitié.

   A titre d'exemple, une boite de palier avait, après coulée, une dureté de   64,5   kg/mm2 et, après le traitement thermique, -Une dureté de 99,5 kg/mm2 
Le tableau ci-après reproduit, par comparaison aux propriétés d'alliages connus, les propriétés mécaniques et autres alliages qui font l'objet de   l'inventiono   
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Résistance <SEP> Limite <SEP> Allongement <SEP> Dureté
<tb> élastique
<tb> kg/mm2 <SEP> kg/mm2 <SEP> % <SEP> 5/250/3D
<tb> coulés <SEP> en <SEP> sable <SEP> 34,2 <SEP> 17,8 <SEP> 15 <SEP> 86,8
<tb> coulés <SEP> en <SEP> coquille <SEP> 40,3 <SEP> 20,3 <SEP> 17,5 <SEP> 96,1
<tb> alors <SEP> qu'un <SEP> bronze <SEP> au <SEP> plomb <SEP> très <SEP> connu <SEP> avec <SEP> 80 <SEP> % <SEP> de <SEP> cuivre,

   <SEP> 10 <SEP> % <SEP> de <SEP> plomb
<tb> et <SEP> 10 <SEP> % <SEP> d'étain <SEP> n'accuse <SEP> que <SEP> les <SEP> chiffres <SEP> suivants <SEP> : <SEP> 
<tb> coulé <SEP> en <SEP> sabe <SEP> 2592 <SEP> 12,1 <SEP> 12,5 <SEP> 80,4
<tb> 
 
Ci-dessous quelques chiffres déterminés à l'essai sur paliers glissementGoulée en coquille ;

   

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Alliage <SEP> Charge <SEP> maximum
<tb> kg/cm2
<tb> Bronze <SEP> au <SEP> plomb <SEP> 305
<tb> 90 <SEP> cuivre <SEP> 10 <SEP> plomb
<tb> Bronze <SEP> au <SEP> plomb <SEP> et <SEP> à
<tb> l'étain
<tb> 80 <SEP> cuivre, <SEP> 10 <SEP> étain <SEP> 351 <SEP> , <SEP> 
<tb> 10 <SEP> plomb
<tb> Bronze <SEP> coulé <SEP> 14
<tb> (fabrication <SEP> spéciale) <SEP> 421
<tb> 
 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Alliage <SEP> Charge
<tb> maximum
<tb> kg/om2
<tb> 
 
 EMI3.3 
 Cuiire-plomb-siliaium 585 
 EMI3.4 
 
<tb> 
<tb> Cuivre-plomb-silicium
<tb> (alliage <SEP> à <SEP> plusieurs
<tb> constituants) <SEP> 908
<tb> 
 
 EMI3.5 
 Cuivre-pnomb-silicium 
 EMI3.6 
 
<tb> 
<tb> (alliage <SEP> à <SEP> plusieurs
<tb> constituants <SEP> avec <SEP> teneur <SEP> en <SEP> plomb <SEP> assez <SEP> forte)

   <SEP> 1094
<tb> 
 
 EMI3.7 
 As Cd K Ca Xi Fe RpE-te 
 EMI3.8 
 
<tb> 
<tb> Pb <SEP> Si <SEP> Al <SEP> Sb <SEP> Zn <SEP> Na <SEP> Ba <SEP> Sn <SEP> Co <SEP> Mn <SEP> Cuivre
<tb> 1-102-5
<tb> 1-20 <SEP> 0,8-4
<tb> 1-30 <SEP> 0,3-1,5 <SEP> - <SEP> 
<tb> 
 
 EMI3.9 
 1-30 Oe3-le5 - )µ13 1-30 0, 3-1 , 5 - gee-3 Sb 1-30 0 , 3-5 - o, 1-3 - 
 EMI3.10 
 
<tb> 
<tb> As
<tb> 0,1-5
<tb> Sb
<tb> 
 
 EMI3.11 
 1-30 Oe3-5 - 0,1-3 - - 0,1-5 - 
 EMI3.12 
 
<tb> 
<tb> As
<tb> 0,1-5
<tb> Sb
<tb> 1-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> - <SEP> 0,1-5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5Sb <SEP> Ni
<tb> 1-30 <SEP> 0,3-1,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-0,5- <SEP> -
<tb> 1-30 <SEP> 0,3-1,5 <SEP> - <SEP> 0,01-2 <SEP> - <SEP> 
<tb> Ca,Ba
<tb> Mg
<tb> 1-30 <SEP> 0,3-1,5- <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 5-la <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5Zn <SEP> Ni
<tb> 1-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> 0,1-2 <SEP> - <SEP> 0,

  5-10
<tb> Zn
<tb> 3-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> 0,1-2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-2 <SEP> - <SEP> 
<tb> 
 
 EMI3.13 
 3-30 0,3-5 ,1-2 - - - - - 0,1-5 
 EMI3.14 
 
<tb> 
<tb> Fe
<tb> 5-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5 <SEP> - <SEP> -
<tb> 5-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> 0,1-2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5 <SEP> - <SEP> 0,1-5
<tb> Fe
<tb> 5-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> 0,1-2 <SEP> - <SEP> 
<tb> 
 
 EMI3.15 
 7,5-30 0,-5 - - 0,1-10 - 7,5-300,3-5 - - f5-l0 - - 0,1-5 - 
 EMI3.16 
 
<tb> 
<tb> Zn
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> - <SEP> - <SEP> autres <SEP> additions <SEP> comme <SEP> 0,1-5 <SEP> - <SEP> 
<tb> ci-dessus <SEP> Ni
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> 0,1-2 <SEP> 0,2 <SEP> As <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> .0,

  1-5Ni
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Pb <SEP> Si <SEP> Al <SEP> @ <SEP> Cd <SEP> K <SEP> Ca <SEP> Sn <SEP> Ni <SEP> Fe <SEP> Reste
<tb> Sb <SEP> Zn <SEP> Na <SEP> Ba <SEP> Co <SEP> Mn <SEP> Cuivre
<tb> S <SEP> Mg
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,5-10 <SEP> - <SEP> 0,1-2 <SEP> 0,1-5Zn <SEP> Ni
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> 0,1-2 <SEP> - <SEP> - <SEP> @ <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5Ni
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,5-10- <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5Zn <SEP> Ni
<tb> 10-30 <SEP> 0, <SEP> 3-5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5
<tb> Fe/Mn
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> 0,1-2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5
<tb> Mn
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> 0,1-2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5 <SEP> 0,1-5
<tb> Ni <SEP> Fe-Mn
<tb> 10-30 <SEP> 0,

  3-5 <SEP> 091-2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5 <SEP> 0,1-5 <SEP> 0,1-5 <SEP> 
<tb> Ni <SEP> Fe
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> - <SEP> 0,1-5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5 <SEP> - <SEP> 
<tb> Sb <SEP> Ni
<tb> 10-30 <SEP> 0,3-5 <SEP> 0,1-5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,1-5 <SEP> 0,1-5Sb <SEP> NI
<tb> 
   REVENDICATIONS   
1) Alliage au cuivre, caractérisé par une teneur en plomb de 1 à 40 %,une teneur en silicium de 0,1 à 6   %,   le reste étant du cuivre.

Claims

2) Alliage suivant la revendication 1, avec 0,1 à 10 % de cadmium, 0,1 à 5 % d'antimoine et 0,1 à 5 % d'arsenic, les alliages contenant de l'arsenic n'ayant, suivant revendication 1, que jusqu'à 1,5 % de silicium.

3) Alliage suivant les revendications 1 à 2, avec additions complémentaires de 0,1 à 2 % de magnésium, titane, soufre, de moins de 2 % d'aluminium et de 0,01 à 0,5 % de phosphoreo 4) Alliages suivant l'une ou plusieurs des revendications 1 à 3, avec teneurs de 0,1 à 1 % en métaux alcalins potassium, sodium et lithium, ou en métaux alcalino-terreux calcium et baryumo 5) Alliages suivant l'une ou plusieurs des revendications 1 à 4, avec 0,1 à 5 % d'étain, la teneur en plomb devant être de plus de 5 % quand on combine la revendication 5 à la revendication 1 seulemento 6) Alliages suivant l'une ou plusieurs des revendications 1 à 5, avec 0,1 à 5 % de manganèse ou de fer et moinsde 5 % de nickel,

la teneur en étain suivant revendication 4 devant être inférieure 2 % et la teneur en plomb suivant revendication 1 devant être supérieure à 10 %, 7) Alliages suivant les revendication à 6, avec addition de 0,1 à 10 % de zinc, la teneur en plomb devant être de plus de 7,5 % si on combine avec les revendications 1 et/ou 4.

8) Traitement thermique des alliages suivant les revendications 1 à 7, consistant à chauffer entre 50 et 500 C, pendant 1 à 30 heures, le cas échéant après trempe préalable entre 300 et 900 C,