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La présente invention se rapporte à une nouvelle composition de matière servant à régler et à améliorer les propriétés physiques de la fonte, ainsi qu'à d'autres applications, telles que le traitement de l'a- cier en fusion.
La présente invention constitue un perfectionnement de la composi- tion faisant l'objet du brevet français n 1.044.129, au nom de la demande- resse, du 24 octobre 1951.
La fonte qui est le plus couramment utilisée dans la construction est la fonte grise, appellation qui couvre en réalité une gamme étendue de compositions possédant, par suite, des propriétés très variables qui dépen- dent dans une grande mesure des formes sous lesquelles le carbone se pré- sente et de sa répartition.
Bien qu'une partie du -carbone de la fonte grise puisse se combiner sous forme de carbure de fer, la majeure partie se trouve sous la forme libre ou élémentaire, telle que le graphite. Les quantités relatives de carbone libre et de carbone combiné, ainsi que la forme, le calibre et la répartition des particules, dépendent de facteurs tels que la température maximum de la fonte à l'état liquide, la vitesse de refroidissement pen- dant et après la solidification et les types de traitement thermique que l'on applique éventuellement au moulage solidifié..
On sait que le magnésium et certains autres éléments introduits dans la fonte (qui serait autrement de la fontee grise ou presque grise) font que le graphite passe de la formel de lamelles ou plaquettes à celle de sphéroïdes ou nodules avec un accroissement simultané de la résistance du métal et l'obtention d'une certaine ductilité. On peut fréquemment ac- croître cette ductilité par un recuit en sacrifiant relativement peu de la résistance du métal.
Dans le brevet dé jà mentionné ci-dessus, la demanderesse à décrit une composition perfectionnée pour la production de fonte contenant du graphite nodulaire, cette composition se trouvant de préférence sous la forme d'un alliage et contenant outre le magnésium, du silicium, du cuivre et du fer à l'intérieur des gammes mentionnées, un ou plusieurs des agents modificateurs tels que le calcium, le baryum, le strontium et le lithium, qui rendent possible la formation nodulaire de la fonte, non seulement par l'addition d'une quantité moindre de magnésium, mais aussi par suite de l'addition d'une quantité totale de magnésium et d'un agent modificateur qui est plus faible que lôrsqu'on utilise le magnésium sans agent modifi- cateur.
L'utilisation de l'alliage décrit dans le brevet précité se tra- duit par un abaissement de la perte en magnésium et en élément modificateur, et par une diminution des projections du métal hors de la cuve dans la- quelle on pratique cette addition.
La demanderesse a trouvé que, dans des compositions contenant du magnésium, du lithium, du silicium et du fer, compositions que l'on doit utiliser pour la production de fonte nodulaire, certaines proportions critiques entre les teneurs en lithium et en magnésium, sont nécessaires pour assurer le maximum des propriétés désirées de la fonte finale et une économie optimum dans l'utilisation de la composition d'addition ou de l'alliage. On a trouvé que la teneur en lithium doit se monter à environ 15 à 70% et être comprise de préférence entre 20 et 50% de la teneur en magnésium de l'alliage. La demanderesse à constaté que la teneur en lithium doit être égale à environ 15 à 70% et, de préférence, environ 20 à 50% de la teneur en magnésium de l'alliage.
Il est très important que l'alliage contienne une quantité substantielle de silicium, non seulement pour rendre complètement efficace une très faible addition de magnésium et de
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lithium à la fonte en fusion, mais encore pour faciliter l'élaboration d'un alliage contenant du fer et pour faciliter de même la production d'un alliage solide, dans lequel les différentes composants de l'alliage se trouvent distribués en une concentration uniforme dans toute la masse.
La non-uniformité des composants dans l'alliage est très nuisible, du fait, qu'une telle ségrégation des composants de l'alliage produit la non- uniformité des éléments d'addition ajoutés aux moulages de fonte succes- sifs, en particulier quand la dimension des gueuses d'alliage est impor- tante ou quand le volume de la coulée de fonte à laquelle on ajoute l'al- liage est faible.
L'alliage d'addition perfectionné contenant des proportions de lithium et de magnésium comprises dans les gammes mentionnées peut conte- nir ou non du cuivre. Le cuivre peut être présente dans cet alliage con- forme à l'invention en une quantité déterminée par la nature de la matière première utilisée pour sa préparation, ou bien on peut ajouter le cuivre in- itentionnellement quand on désiré qu'il soit présent en des quantités substantielles dans le moulage terminée L'alliage peut contenir environ 2 ou 3% de cuivre, quand on désire introduire dans le moulage de fonte terminé une quantité n'excédant pas environ 0,20% de cuivre, même lorsqu'on utilise les déchets habituels de fonderie pour l'élaboration de la fonte en fusion.
D'un autre côté, l'alliage peut contenir jusqu'à 15% ou 20% ou même jusqu'à 25% de cuivre quand on désire donner une résistance supplé- mentaire au moulage en fonte, par exemple lors de la production de fontes nodulaires présentant une résistance à la traction de 70 kg/mm2 ou davan- tage et une ductilité qui se traduit par un allongement de l'ordre de 5%.
Les alliages conformes à la présente invention peuvent présenter les gammes de composition ci-après.-
EMI2.1
<tb> @ <SEP> Gamme <SEP> Gamme <SEP> préférée
<tb>
<tb> Magnésium <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> % <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 15 <SEP> %
<tb>
<tb> Lithium <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 13 <SEP> % <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> %
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 60% <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 45 <SEP> %
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> % <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> %
<tb>
Le complément de l'alliage est du fer, celui-ci pouvant consti- tuer de 5 à 65% de l'alliage.
Comme on l'a énoncé ci-dessus dans les gammes indiquées, les proportions de lithium et de magnésium,sont telles que la quantité de lithium soit égale à 15% à 70% et de préférence à 20% à 50% de la quantité de mangésium contenue dans l'alliage. L'alliage contient toujours des quantités de silicium et d'autres éléments comprises dans les gammes in- diquéeso Il est connu d'ajouter un alliage de magnésium-lithium à de la fonte en fusion pour produire du graphite nodulaire dans les moulage de fonte terminée, mais ces alliages ne contiennent aucune quantité substantiel- le de silicium.
En l'absence d'une quantité substantielle de silicium, la perte en magnésium est excessivement élevée quand on ajoute l'alliage à de la fonte en fusion, mais la perte en magnésium est fortement réduite, quand l'alliage contient, comme celui qui fait l'objet de l'invention, une quantité substantielle de silicium. Ainsi, en utilisant l'alliage précité, il est possible d'incorporer la quantité désirée de magnésium et de lithium à de la fonte, en utilisant une quantité considérablement plus faible de l'alliage contenant du silicium que celle qu'il faudrait utiliser quand on utilise un alliage magnésium-lithium ne contenant pas une quantité substantielle de silicium.
Au lieu d'avoir à ajouter, par exemple, appro-
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ximativement 0,70% de magnésium pour retenir dans la fonte solidifiée 0;05% de ce magnésium, on peut aboutir au même résultat en n'ajoutant pas plus de 0,25% de magnésium.
L'économie réalisée dans l'utilisation de l'alliage ajouté présente une importance considérable dans la pratique industrielle. La perte en éléments ajoutés peut varier suivant les conditions de l'élaboration parmi lesquelles on peut citer comme très importantes; la température de la fon- te en fusion au moment où l'on procède à l'addition, ainsi que la tempéra- ture et le temps total de l'opération de la coulée pendant laquelle le magnésium très volatil et le lithium moins volatil peuvent se perdre.
La retenue des éléments ajoutés dans la fonte solidifée peut éga- lement dépendre de la composition de la fonte en fusion et, d'une manière particulièrement importante, de sa teneur en soufre.
Par exemple, à une fonte ayant n'importe quelle teneur appropriée en carbone, en silicium et en manganèse et contenant 0,030% de soufre, à laquelle on ajoute un alliage contenant 8% de magnésium et 2,5% de lithium avec 38% de silicium, il est possible d'ajouter une quantité aussi faible que 0,08% de magnésium ( ce qui revient à ajouter simultanément 0,025% de lithium) et de retenir dans le moulage de fonte solidifiée environ 0,025% de .magnésium et environ 0,020% de lithium, le graphite contenu dans le produit se présentant à peu près totalement sous la forme sphéroïdale.
Bien qu'on puisse ajouter des quantités aussi fortes que 0,25% de magnésium et la quantité correspondante de lithium et que des conditions de coulée à haute température avec une teneur relativement élevée en soufre dans la fonte puissent donner lieu à une rétention de seulement 0,05% de magnésium, on peut aussi pratiquer des additions beaucoup plus faibles, et on doit naturellement les rechercher.
En ajoutant 0,08 à 0,15% de magné- sium et les quantités correspondantes de lithium à des fontes à faible te- neur en soufre, soit naturellement, soit par suite de n'importe quel trai- tement de désulfuration approprié, on peut obtenir des fontes nodulaires contenant d'environ 0,015% à environ 0,050% de magnésium en même temps que de 0,008% à environ 0,035% de lithium.
Afin d'obtenir les meilleurs résultats lors de la production d'une fonte nodulaire, il faut non seulement que les composants de l'alliage soient compris dans les gammes déjà énoncées, mais encore que le lithium et le magnésium se trouvent présents dans les proportions indiquées ci- dessus.
REVENDICATIONS.
1,-. Compositions de matière destinée à être ajoutée à la fonte ou à l'acier, caractérisée en ce qu'elle contient environ 3 20% de magnésium, environ. Qt5 à 13% de lithium, cette quantité de lithium constituant environ 15 à 70% de celle du magnésium, environ 10 à 60% de silicium et environ D à 25% de cuivre, le complément étant constitué en presque totalité par du fer, leqeul est, présent en une quantité comprise entre 5 et 65%.
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