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Publication number: BE541991A
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Description


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   Les 'alliages nickel-cuivre-silicium ont des   proprié-   tés avantageuses, spécialement comme pièces coulées réalisées dans des moules. Elles sont exemptes de fissures et, à l'état recuit, elles peuvent être usinées, bien que pas très facile- ment. Parfois, l'usinabilité de ces pièces coulées varie consi- dérablement d'une-manière qui ne peut pas être expliquée en se basant sur la dureté. 



   Il est connu que, dans des alliages, contenant du carbone, constitués principalement de nickel, le graphite peut être amené à se présenter sous forme nodulaire par l'addition 

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 de magnésium à l'alliage, et qu'alors les alliages peuvent être aisément usinés. Lorsque, cependant, l'alliage   contient   une quantité importante de cuivre en plus de silicium, il est dif- ficile de   rendre le   graphite nodulaire, et jusqu'à présent l'in-   'clusion   de graphite dans de tels alliages avait toujours pour   - résultat   une réduction importante de là résistance au   frottement     'et   à   l'usure.   



   Suivant la présente invention, on inclut dans des alliàges nickel-cuivre-silicium, du carbone en une quantité de 
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 0,4 4 0,7%, et du graphite nodulaire est produit dans les alliages par traitement du métal fondu avec de 1 à 2% de carbura 
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 de,calcium et en introduisant de 0,1 à 0,2% de magnésium dans le 'métal fondu traité. Le graphite nodulaire produit, qui est   ca-   
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 "rac)éristique des pièces coulées réalisées suivant l'invention, est à bord duveteux et est représenté par les dessins annexés. 



   Les figures 1 et 2 sont des reproductions de micro- photographies prises respectivement à 250 et 1000 diamètres. 



   Le calcium métallique et des composés de calcium, par exemple, le siliciure de calcium et le nickel-calcium, ne sont pas équivalents au.carbure de calcium pour les buts de la présente invention. Lorsqu'on-utilise de telles autres formes      
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 de calcium,.,.on:ntobtient pas les nodules de graphite duveteux caractéristiques.      



   Les alliages suivant l'invention contiennent de 0,5 
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 à..3, de silicium, de 0  t: à 07% de carbone, de 25 à<35>1 de cuivre, de 0 à 2,5% de manganèse, de 0 , 5 de , f s , del ; 0 K 1% de chrome, et de 0 à 2% de cobalt, le restea à pa';j .e 3.mp'urétés étant.constitué par du nickel. )' , " 1, Le calcium peut être décelé par vole S'Pêt't6''-@àphique dans les pièces coulées, mais la teneur en calcium est"basse.. habituellement inférieure à 0,01.. , '" '"/"' Dans les   alliage   coulés. la teneur en   magnésium   

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      devrait être d'au'moins   0,02%,   et le magaesium   est de   préfèren- ce, introduit de telle sorte que l'alliage coulé contienne de 
0,08 à 0,15% de magnésium.      



   Il est important que la teneur en silicium de la piè-   .ce   coulée ne soit pas inférieure à environ   0.5%,car   sinon la ré-   sistance   au frottement, la résistance à l'usure et les propriété mécaniques des pièces coulées résultantes sont réduites, et les 'pièces coulées.tendent à devenir magnétiques. D'autre part, la teneur en silicium ne devrait pas excéder environ   3,5%} car   si- non il est difficile de produire un graphite nodulaire, et la ductilité en souffre. Le'silicium est, de préférence, maintenu .dans la gamme de 2 à 3%, car celle-ci mène à la meilleure combi- '      naison de propriétés mécaniques avec la résistance au frottement et la résistance à l'usure. 



   La teneur en cuivre doit être d'au moins   25%   afin de donner une bonne résistance et une bonne aptitude au durcisse- ment, mais elle ne doit pas excéder 35%, car sinon   l'usinabilité   et, la ductilité sont diminuées, et de préférence cette teneur ne doit pas dépasser 32%. 



     .La.teneur   en carbone est, de préférence, de 0,5% à environ 0,7%. 



   Il peut y avoir du fer en des quantités allant jusqu'à   5%   sans affecter désavantageusement les propriétés des alliages. 



  Si des pièces coulées non magnétiques sont voulues, la teneur en fer ne devrait pas excéder 2%, suivant la teneur des autres éléments,tels que le silicium, qui réduisent la susceptibilité magnétique et la température Curie requise dans l'utilisation en vue. 



   Le manganèse est un constituant avantageux qui favo- rise la fluidité et l'obtention d'une pièce coulée saine. 



   Parmi les impuretés possibles, le soufre devrait   être !   maintenu à une basse teneur, c'est-à-dire, en dessous de   0,02%.   

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  Des éléments, tels que le titane et le/zirconium, affectent désa- vantageusement la forme- du graphite et devraient si possible être totalement absents, comme devraient   l'être   le phosphore, le zinc et le plomb   qu,   en tout cas, ne devraient pas être pré- sents en des quantités excédant un total de 0,1%. 



   La teneur en nickel est normalement comprise entre   62   et 68%. 



   Dans la production d'alliages, l'addition de carbure de calcium est; de préférence, réalisée pendant que le bain est surchauffé d'environ 90 C au-dessus de la température normale de coulée pour ie métal; la température surchauffée est, par .exemple, d'environ   1650 ce   Après achèvement de l'addition du car-   'bure   de calcium, il¯est préférable d'écumer les scories résultan- tes et de refroidir le bain jusqu'à la gamme de températures'      .de coulée d'environ 1370  à 1540 C avant addition du magnésium. 



   A titre d'exemple, dans un alliage de nickel.fondu, contenant   29,3%   de cuivre, 2,6% de silicium, 0,7% de manganèse, 1,4% de fer et 0,1% de carbone, la teneur en carbone était ré- glée à   0,6;., Une   addition de 1,5% de carbure de calcium pulvéru- lent était.faite à la surface de l'alliage fondu, et le carbure était agité dans celui-ci jusqu'à ce que les réactions d'addi- tion aient cessé. On ajoutait alors   0,15%   de magnésium sous la forme d'un alliage de nickel et de magnésium, et on l'agitait dans le matai fondu, et celui-ci était coulé. L'alliage coulé contenait 0,004% de soufre, 0,15% de magnésium et moins d'envi- ron 0,01% de calcium. 



   Une certaine quantité du même métal original, prise avant le réglage de la teneur en carbone et qui est par   consé-   que quent non graphita était coulée pour des raisons de comparaison. 



   Les propriétés des deux pièces coulées étaient les suivantes, la      dureté étant mesurée sur l'échelle "B"Rockwell, et les résistan- cesà la traction et à la flexion étant données en kg/cm2x103 

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<tb> Pièce <SEP> coulée <SEP> Pièce <SEP> coul
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> graphitique <SEP> non <SEP> graphitique
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> 6,95 <SEP> 6,4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la.

   <SEP> flexion <SEP> 4,6 <SEP> ' <SEP> 3,2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Dureté <SEP> 88 <SEP> 85
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Allongement, <SEP> % <SEP> 21 <SEP> 38
<tb> 
 
Les pièces coulées étaient également comparées pour ce qui concerne   l'usinabilité,   en utilisant une mèche fraîchement et   aiguisée/en   forant des trous dans des plaques   d'essai   jusqu'à      ce que la mèche ne sache plus achever un, trou ou jusqu'à ce que la pression de forage devienne excessive.

   Sous ces conditions, les nombres de trous forés étaient : 
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<tb> Alliage <SEP> Alliage <SEP> non
<tb> 
<tb> graphilique <SEP> graphilique
<tb> 
<tb> 
<tb> Alliage <SEP> tel <SEP> que <SEP> coulé <SEP> 133 <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> Alliage <SEP> racuit <SEP> 364 <SEP> 14 <SEP> 1/2
<tb> 
 
Les copeaux produits lors du forage dans l'alliage graphilique étaient finement rompus, tandis que ceux qui étaient produits lors du forage dans l'alliage non graphilique   tendaient   à s'enrouler. 



   En dépit de la haute teneur en carbone, les alliages suivant l'invention ont une résistance étonnamment bonne au frottement et l'usure, spécialement s'ils peuvent être lu- brifiés. 



   Si on inclut le carbone dans les alliages sans trai- tement de ceux-ci avec du carbure de calcium et du magnésium, le graphite est présent sous la forme de paillettes, et les alliages ont des propriétés physiques réduites. Les additions de carbure de calcium et de magnésium coopèrent pour produire la structure   graphitique     caractéristique.   C'est ainsi qu'une cer- taine quantité du métal fondu contenant du carbone, décrit ci- avant, était traitée avec des additions individuelles de 1,5% de carbure de calcium et de   0,15%   de magnésium, et les   proprié.   tés des pièces coulées résultantes étaient les suivantes,

   les 

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 résistances à la traction et à la flexion étant données en kg/cm2x103 
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<tb> Addition <SEP> de <SEP> Mg <SEP> Addition <SEP> de <SEP> CaC2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> seulement, <SEP> à <SEP> 1' <SEP> seulement, <SEP> à <SEP> 1,2
<tb> 
<tb> 
<tb> alliage-tel <SEP> alliage <SEP> tel
<tb> 
<tb> 
<tb> , <SEP> que <SEP> coulé <SEP> que <SEP> coulé
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> :Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> ' <SEP> . <SEP> 4,6 <SEP> 5,4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Résistance/à <SEP> la <SEP> flexion,
<tb> 
<tb> 
<tb> (0,5% <SEP> d'extension) <SEP> 3,7 <SEP> 4,0
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> {Allongement, <SEP> % <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 7 <SEP> 9
<tb> 
 
Ces'chiffres montrent que les propriétés de la pièce coulée produite.;

  , par les additions successives de carbure de calcium et de magnésium étaient supérieures à celles des pièce' coulées produites en utilisant de simples additions, soit de        .carbura   de calcium seul, soit de magnésium seul. 



   Comme indiqué par le test de forage mentionné ci- avant, si les pièces coulées sont recuites, elles deviennent plus tendres et plus facilement usinables. Un recuit peut être effectué à une température de 870  à   95 C   et être suivi   d'un   refroidissement moyennement rapide, par exemple, une trempe dans   l'huile.   Dans le traitement de pièces coulées d'allure compli-   que,   il est préférable de refroidir les pièces lentement à par-      tir de'la température de recuit jusqu'à une   temprature   intermé- diaire, par exemple de   70000,.avant   trempe, afin d'éviter des fissures.

   Les pièces coulées peuvent être soumises à un traite- ment de durcissement prolongé, jusqu'à une dureté excédant cella trouvée dans le cas d'une simple coulée, et ce par chauffage à des températures   de-535* 4     650 C.   Par exemple, un traitement à une température de   595 C   pendant environ 4 à 6 heures peut être utilisé. Des pièces coulées qui ont été recuites, ou recuites et, ,soumises à un durcissement prolongé, ont une structure plus homo- gène que celle que l'on trouve dans le cas d'une simple coulée.

Claims

REVENDICATIONS 1. Un alliage ,coulé contenant de 0,5 à 3,5% de sili- cium, de 25 à 35% de cuivre, de 0,4 à 0,7% de carbone, de 0 à 2,5 % de manganèse, de 0 à 5% de fer,'de 0 à 1% de chrome, de 0 à 2% de cobalt, de 0,02 à 0,2% de magnésium, du calcium jus- qu'à 0,01;, le restant,à part les impuretés, étant du nickel, et la microstructure de l'alliage contenant des nodules de graphite ayant un bord duveteux.

2. Un alliage suivant la'revendication 1, dans lequel la teneur en cuivre est de 25 à 32%, la teneur en carbone est de 0,5 à 0,7%, et la teneur en magnésium est de 0,08 à 0,15%.

3. Un alliage suivant la revendication 1 ou la reven- dication 2, dans lequel la teneur en silicium est de 2 à 3%.

4. Un procédé de production d'un alliage coulé sui- vant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel du métal fondu contenant de 0,5 à 3,5% de silicium, de 0,4 à 0,7% de carbone, de 25 à 35% de cuivre, de 0 à 5% de fer, de 0 à 2,5% de manganèse, de 0 à 1% de chrome, de 0 à 2% de cobalt, le restant, à part les impuretés, étant du nickel, est traité avec de 1 à 2% de carbure de calcium, et ensuite une quantité de 0,1 à 0-2%-de magnésium est introduite dans le bain traité.