BE541754A

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Info

Publication number: BE541754A
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Description


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   Cette invention se rapporte à la fabrication de pièces et objets métalliques par les méthodes appartenant à la technique de la métallurgie des poudres et concerne en particulier l'application de métaux durs à des bases ou sup- ports métalliques. 



   Suivant la présente invention, un eta-carbure ou un autre carbure contenant du fer comme il s'en trouve dans un acier allié, ou bien un composé intermetallique contenant du fer comme il s'en trouve en association avec des carbures de ce genre, ou encore un mélange d'un ou plusieurs de ces derniers 

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 est lié à une base en métal par l'application d une certaine épaisseur d'eta-carbure ou de son équivalent, à une base de métal et par la soumission de l'ensemble à une température comprise entre   1.100    C et   1.400   C dans une atmosphère non oxydante (en particulier dans le vide) afin d'assurer le frit- tage de l'eta-carbure et la liaison de l'ata-carbure ou du composé équivalent fritté   comme   il vient d'être dit par inter diffusion au sein de la base en métal.

   La température est comprise de préférence entre 1.250  C et 1.300  C. 



   Les eta-carbures sont des carbures doubles du type représenté par la   phase Il,..   des aciers rapides, par exemple le carbure double de 'fer et de tungstène ou le carbure dou- ble de fer et de molybdène. Ils peuvent être extraits de l'acier rapide dont ils forment un constituant considérable par exemple par électrolyse, ou bien ils peuvent être pro- duits par synthèse et peuvent contenir d'autres éléments métalliques en solution solide, comme par exemple le chrome, le vanadium et le cobalt; ils peuvent avoir un point de fusion relativement bas (approximativement   1.650    C) et une dureté comparable à celle des "métaux durs" à base de carbure de tungstène et de carbure de titane. 



   De même, d'autres carbures bien connus contenant du fer et extraits de l'acier comme par exemple ceux qui con- tiennent (Cr, Fe, W, Mo) 23C6, (Cr, Fe, W, Mo)7C3' (Fe,   Cr)C     (cementite),   ou leurs isomorphes (l'un quelconque desquels peut également contenir à l'état de substitution partielle du Co et/ou du Mn) et des composés intermétalli- ques contenant du fer (par exemple Fe3W2'   FeNb)   qui sont, comme on le sait, associés avec les carbures dans les ex- traits en question, peuvent être obtenus sous la forme de résidus provenant d'aciers alliés de divers types, par ¯exemple d'aciers résistant à une chaleur intense;

   ils sont stables et ont un point de fusion qui ne dépasse pas   1.700  C   

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La liaison ou réunion par "diffusion- age ou bien par "diffusion-soudage" tire parti du port de fusion relativement faible des eta-carbures et des cop asa- logues et de la gamme de températures de   frittage   relative- ment faible dans une mesure correspondante, qui leur permet d'être auto-fritteurs, c'est-à-dire d'assurer le frittage sans intervention d'un liant ou agglomérant comme celui qui est nécessaire avec les "métaux durs" fondant à tempé- rature très-élevée qu'on trouve communément dans l'indus-   'trie,   comme le carbure de tungstène et le carbure de titane. 



   Le frittage de l'eta-carbure ou du composé analogue et sa réunion avec la base de métal se déroulent ainsi au cours d'une seule phase ou opération de chauffage. Ainsi donc, l'invention permet d'obtenir ce résultat intéressant de munir les bases métalliques de revêtements très durs et très fortement adhérents dans des conditions qu'il n'a pas été possible de réaliser avec les métaux durs usuels du commerce. 



   L'auto-frittage ne dépend pas de l'application simul- tanee de la pression et de la chaleur. Toutefois, une   pres   sion peut être appliquée, à un degré pouvant.aller d'une valeur très faible à une valeur très considérable, par exemple de l'ordre de 78,7 kg/mm2. 



     L'etacarbure   ou le composé équivalent peut être appliqué à la base métallique sous la forme d'une poudre selon n'importe quelle épaisseur nécessaire, ou bien par pulvérisation d'une suspension dans un liquide, ou bien encore par revêtement à l'aide d'une pâte ou en pulvéri- sant le étal à l'aide d'un pistolet, notamment sur une base   préalablement   chauffée. Une poudre appliquée comrne il  vient   d'être dit peut être conformée par une pression appliquée à l'ensemble. Cette pression peut être maintenue le cas   achetant   pendant le chauffage.

   De même, un aggloméré 

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 à base de poudre ayant subi une conformation préalable, qui peut être soit à l'état   "vert"   ou bien à l'état préalablement   fritte   jusque une température pouvant atteindre   1.000    C, peut être appliqué. De même encore, une certaine pression peut être exercée et maintenue pendant le chauffage. 



   Bien que les eta-carbures ou les composés analogues soient auto-liants, l'emploi d'un liant comme le cobalt, le nickel, le fer ou l'acier inoxydable dans l'eta-carbure n'est pas exclu, étant entendu que la réunion avec la base de métal ne dépend pas de la présence d'un pareil liant. C'est ainsi que, dans le cas de matière extraite d'un acier, une extraction incomplète peut être utilisée lors de leur préparation afin-de retenir au sein de la matière une certaine quantité, d'austénite, de martensite ou de ferrite faisant office de liant. 



   Des pièces composites obtenues par diffusion-frittage ou . par   diffusionsoudage   suivant l'invention peuvent être utilisées pour un grand nombre d'applications industrielles, parmi lesquel- les on peut citer l'application de fourrures sur les filières destinées à l'étirage des fils métalliques, de garnitures ou de revêtements pour les matrices de moulage   soumisesà   une forte abrasion, l'obtention de revêtements résistant à   l'usure,   de revêtements résistant à la chaleur et (ou) aux acides solidaires de récipients ou de conduits en métal, et l'obtention d'outils de coupe, de forets, d'aubes de turbine à gaz et de soupapes d'échappement pour les moteurs à combustion interne.

   On peut   obte-   nir également d'une manière analogue des pastilles dures encas- trées dans une matrice métallique. Ainsi, des noyaux plus durs peuvent être encastrés dans une plaque ou un autre élément en acier plus doux afin d'obtenir des zones correspondant à une dureté locale plus grande. Des zones concentrées de plus grande dureté peuvent être également appliquées localement sur les arêtes de coupe de pointes d'outils, de fraises, de forets, etc.., en 

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 acier de coupe normal, afin de leur conférer un mordant ou une puissance de coupe additionnelle. 



   Des pièces à structure feuilletée formées de deux ou d'un plus grand nombre de couches d'eta-carbure ou'de son équivalent* et d'un métal comme de l'acier inoxydable, de   1':.acier   pour outils, un alliage résistant à la chaleur, un acier doux et un alliage à base de nickel ou de cuivre (ces couches étant disposées en alter- nance) permettent au métal pouvant être usiné plus aisément de constituer un élément de renforcement pour   l'eta-carbure   ou son équivalent. Cet eta-carbure ou son équivalent peut, de même, être logé sous forme de noyau-dans un tube métallique, ce tube étant de préférence en une matière fournissant une enveloppe tenace pour le noyau dur.

   Les matériaux composites trouvent également une application intéressante, par exemple comme outils à couper le verre et outils à graver   uand   une gaine résistante constitue un support pour le noyau dur formant l'arête de coupe nécessaire. 



   On doit tenir compte d'une façon appropriée du retrait de   l'eta-carbure   ou de son équivalent lors du frittage. 



   La base métallique à laquelle l'eta-carbure ou son   équiva-   lent confère ses propriétés de dureté, et de résistance à l'usure, à la chaleur et aux acides, etc... doit avoir d'une façon générale des qualités appropriées en ce qui concerne sa ténacité et sa re- sistance à la chaleur pour adapter l'ensemble à une utilisation particulière quelconque, et la base métallique est habituellement en acier à haute teneur en carbone, en acier   rapicb.,   en acier ino- xydable ou en un alliage quelconque résistant à la chaleur. Les eta-carbures ou leurs équivalents présentent l'avantage d'avoir un coefficient de dilatation thermique très voisin de celui de ces totaux, ce qui, en particulier en l'absence de liant à bas   point   de fusion, favorise le maintien de la liaison avec la base metallique.

   L'analogie entre ce coefficient   de-.dilatation   et celui de l'acier   permet   t'utilisation   particulière,nent   appropriée d'un 

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 eta-carbure ou de son équivalent dans des pièces ou organes de turbines à gaz comportant une base en acier. 



   Les eta-carbures ou leurs équivalents peuvent présenter une dimension particulaire très faible (par exemple jusqu'à deux microns dans le cas de poudres extraites de l'acier), ou bien ils peuvent être formes de particules plus grosses ou renfermer des particules plus grosses, obtenues de préférence comme décrit dans un brevet jumeau ayant pour titre 'Procédé de production d'eta- carbure ou d'un autre carbure contenant du fer et extrait de l'acier". 



   La porosité de la couche ou de la pièce en eta-carbure ou en son équivalent peut être déterminée entre de larges limites, et la couche ou pièce poreuse peut être imprégnée avec des huiles, des graisses, du graphite, du bisulfure de molybdène, des matières plastiques, du cuivre ou un autre métal à bas point de fusion, en vue d'une utilisation dans des paliers, coussinets ou fourrures auto-lubrifiants. 



   On peut réunir par fusion à l'eta-carbure ou à son équi- valent des métaux non ferreux à point de fusion élevé, comme le molybdène, le chrome, le titane, le cobalt et le nickel. Le métal peut se présenter sous forme massive ou bien il peut être utilisé sous forme pulvérulente. Dans ce dernier cas, on peut utiliser une gradation de couches de poudres contenant des proportions progressivement croissantes et décroissantes d'eta-carbure ou de son équivalent et de métal en vue de produire dans l'ensemble requis une jonction parfaite entre l'eta-carbure ou son équivalent pur et le métal pur. 



   On peut incorporer à l'eta-carbure ou à son équivalent un ou plusieurs des carbures à point de fusion très élevé WC, W2C, TiC, TaC, NbC et V4C3' dont les phases forment des équilibres stables   vec   eux, mais cette incorporation ne doit pas être suffisament   importante   pour affecter la faculte de la matière 

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 capable de subir un nouveau frittage à assurer la solidarisa- tion de   1''ensemble.   Cette liaison se produit alors à une tempe- rature notablement   inférieure"a   celle qui serait nécessaire si l'on utilisait simplement ces carbures à point de fusion   élevé.   
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 BEV JNDI CATIONS. 



   1 - Procédé pour lier à une base métallique un eta- carbure ou autre carbure contenant du fer existant dans un acier allié, ou un composé intermétallique contenant du fer, comme il s'en trouve en association avec des carbures de ce genre ou encore un mélange d'un ou de plusieurs de ces derniers, consistant à appliquer une certaine épaisseur   d'eta-carbure   ou de son équiva- lent sur une base métallique et à soumettre l'ensemble à une   taro...   pérature comprise entre 1.100 et   1.4000   C dans une atmosphère non oxydante (en particulier dans le vide) afin d'assurer le frit- 
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 tage et la liaison par ipterdiffusion au sein de la base métalli- que.

Claims

2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température est comprise entre 1.250 C et 1.3000 C.

3 - Procédé suivant la revendication 1 ou.,2, caracté- risé en ce qu'on fait agir une pression élevée en même temps que la chaleur.

4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'eta-carbure ou son équivalent est appliqué sur la base métallique sous la forme de poudre.

5 - Procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisa en ce que l'eta-carbure ou son équivalent est appliqué sur la base métallique par pulvérisation d'une suspension dans un liquide.

6 - Procède suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que cette application est assurée sur la base métallique par enduisage à l'aide d'une pâte.

7- Procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé <Desc/Clms Page number 8> en ce qu'on réalise l'application de l'eta-carbure ou de son équivalent sur la base métallique par pulvérisation du métal.

8 - Procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'application sur la base métallique est réalisée sous forme d'un aggloméré de poudre preconforme.

9- Procédé suivant les revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu''on utilise un liant co.me la- cobalt, le nickel, .le fer ou l'acier inoxydable.

10 - Procédé suivant les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la base métallique est de l'acier à forte teneur en carbone de l'acier rapide, de l'acier inoxydable ou un alliage résistant à la chaleur.

11- Procédé suivant les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que cette base- métallique est constituée par un métal non ferreux à point 'de fusion élevé comme le molybdène, le chrome, le titane,, le cobalt ou le nickel. @ 12- Procedé suivant ''les revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on ajoute un ou plusieurs des carbures à point'de fusion très élevé comme ceux de tungstène, de titane, de tantale, de niobium et de vanadium. ' @ 13- Objets formés par une couche d'eta-carbure ou dé son équivalent liée à une base métallique et dans lesquels la liaison a été réalisée par le procédé suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 12.