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Il est connu que certains alliages magnétiques de fer et de nickel sont spécialement intéressants dans la fabrication d'instruments indicateurs, tels que des tachymètres magnétiques, presque totalement indépendants des variations de température sur une gamme inhabituellement large de températures. Ces allia- ges contiennent environ 29 à environ 31% de nickel et habituelle- ment de beaucoup plus petites quantités de chrome. Ils contien. nent également toujours de petites quantités de carbone et de
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silicium. Les alliages possèdent une perméabilité magnétique à coefficient de température négatif,qui est pratiquement cons- tant sur une gamme de températures en dessous du point Curie, cette gamme étant habituellement de l'ordre de 100 C.
La tempé- rature de transformation martensitique, à savoir celle à laquel-. le il y a un changement de phases de gamme à alpha, peut se trop @ ver dans ou en dessous de cette gamme. En pratique, les spécifi- cations de ces alliages exigent une température Curie donnée et une température de transformation martensitique basse.
Dans la préparation de ces alliages, une difficulté cousin dérable se rencontre dans la production d'alliages de propriétés uniformes, c'est-à-dire, que le point Curie varie considérable- ment d'une chaude à une autre, de sorte qu'un alliage qui devrait satisfaire à la spécification requise ne le fait pas.
La demanderesse a découvert que les irrégularités dans les propriétés des alliages sont principalement provoquées par des variations dans les teneurs de caroone et de' silicium, spé- cialement du premier. Le carbone a couramment été considéré comme un élément nécessairement présent et non nuisible en des quantités allant jusqu'à environ 0,25%. En réalité, la teneur de carbone des alliages normalement utilisés est d'environ 0,2%, bien qu'elle puisse varier, à partir de cette valeur, de quanti- tés qui ont été considérées comme négligeables mais qui sont en fait importantes. La teneur en silicium des alliages était éga- lement couramment d'environ 0,2%.
Après avoir découvert l'importance des petites variations de la teneur en caroone, la demanderesse a pensé réduire ces variations. En pratique, cependant, la teneur de caroone est dif- ficile à régler dans des limites étroites, spécialement si l'al- liage est réalisé par fusion. Si on réduit simplement la teneur de caroone, on élève la température de transformation martensiti- que, de sorte que l'alliage perd de façon irréversible sa haute
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perméabilité aux basses températures auxquelles il est souvent amené à être soumis à l'usage.
Si, d'autre part, on réduit la proportion du fer, afin une fois de plus d'abaisser la tempéra-', ture de transformation, on augmente automatiquement la proportion dit. nickel, et on augmente ainsi le point Curie, 'avec le résul- tat qu'on est à nouveau incapable de satisfaire à de nombreuses spécifications.
La demanderesse a maintenant trouvé qu'on'peut maintenir la température de transformation au bas niveau désiré et régler le point Curie dans des alliages qui peuvent être reproduits sans difficulté importante. Pour ce faire, on maintient l'allia- ge sensiblement exempt de carbone et de siliciun et on y inclut certaines proportions de cuivre, de molybdène ou de manganèse, à savoir 0,6 à 6% de cuivre, 1 à 10% de molybdène et 0,6 à 6% de manganèse. Ces éléments servent à réduire la température de trans ,,et des variations dans leurs proportions produisent des variations du point Curie, qui sont beaucoup plus petites que celles provoquées par le carbone et le silicium.
Plus d'un des éléments cuivre, molybdène et manganèse peu- vent être présents et s'il en est ainsi, il est nécessaire que'la quantité 20u + 1,2Mo + 2Mn soit comprise entre 1,2 et 12, Cu, Mo et Mno désignant ici les pourcentages respectifs de ces éléments.
La teneur de nickel des alliages de l'invention est de 28,4 à 32,5%. Les teneurs de caroone et de silicium des alliages ne devraient pas être chacune supérieures à 0,03%, de préférence inférieures à 0,02%. Le restant de l'alliage, à part les impure- tés, est constitué par le fer.
On préfère utiliser, suivant l'invention, du cuivre ou du molybdène ou les deux, plutôt que le manganèse, dans les alli- ages. Le manganèse s'oxyde si facilement qu'il est 'difficile de régler la quantité à trouver dans l'alliage finale 'et il réduit la résistance à la corrosion de l'alliage.
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Pour obtenir les résultats les plus uniformes, les allia- ges contenant du molybdène ou du cuivre ou les deux sont réali- sés par .des procédés de la métallurgie des poudres. Des alliages contenant du manganèse devraient être realisés par fusion sous une atmosphère inerte.
La,demanderesse a en outre trouvé que la température
Curie ÚC et la température de transformation ÚA à laquelle l'aus ténite se transforme au refroidissement sont données approxima- tivement par les équations : ÚC = A1 + 70 Ni - 48 Mn- 22 Mo + 40 Ou et ÚA = A - 54 Ni - 90 lui - 36 Mo- 36 Cu.
Les valeurs des constantes A1 et A2 dans ces équations dépendent des quantités d'impuretés accidentelles provenant de la source de matières brutes, et du procédé de production. Les constantes peuvent ainsi être déterminées pour un procédé parti, culier de production, et les coefficients pour le nickel, le man- ganèse, le molybdène et le cuivre permettront alors la fabrica- tion de tout alliage à une spécification requise.
Comme les équations pour les températures contiennent quatre variables constituées par les teneurs des éléments, il y a évidemment ure gamme d'alliages qui posséderont toute série quelconque particulière de valeurs pour ÚC et ÚA. D'autres considération telles que la résistance à la corrosion, le coût et la disponibilité des matières brutes, peuventaussi être uti- lisées pour fixer la composition finale de l'alliage. En utili- sant un procédé de la métallurgie des poudres, on a trouvé que les constantes A1 et A2 étaient respectivement de -1900 et de 1580.
Si, par conséquent, on désire fabriquer un alliage pour lequel Úc et ÚA sont égaux à 140 F et -160 F, les équations peu- vent être réécrites :
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140 = - 1900 + 70 Ni - 48 Mn- 22 1,la + 40 Cu et -160 = 1580 - 54 Ni - 90 Mn- 36 Mo- 36 Cu.
En supposant qu'une résistance à la corrosion assez bon- ne soit requise, il est désirable d'avoir une teneur en molybdè- ne assez .élevée, par exemple 3%, et pas de manganèse. Cela mène à deux équations simultanées, telles que ci-après :
70 Ni + 40 Ou = 2106
54 Ni + 36 Ou =1632 ce qui donne 29,3% de nickel et 1,4% de cuivre. L'alliage final est, par conséquent, composé de 29,3 de Ni, de 3% de Mo et de 1,4% de Cu, le reste étant du fer.
Un traitement thermique est requis pour rendre les alli- ages austénitiques, mais pourvu que la vitesse de refroidissement ne soit pas trop lente, par exemple plus de 6 heures pour re- froidir jusqu'à 200 C, le traitement thermique n'est pas criti- que.
L'invention englobe en particulier ce qu'on appelle couram ment des éléments compensateurs réalisés avec les alliages. Ces éléments sont utilisés dans des instruments indicateurs, tels que des tachymètres magnétiques et des compteurs d'alimentation é le ctri que .
REVENDICATIONS
1. Un alliage contenant 28,4 à 32,5% de nickel, un ou plusieurs des éléments cuivre, molybdène et manganèse en des quantités telles que 2 Cu % + 1,2 Mo % + 2 Mn % est compris en- @ tre 1,2 et 12, le carbone n'excedant pas 0,035 et le silicium ntexcédant pas 0,03%, le restant, à part les impuretés, étant du :L'or.
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It is known that certain magnetic alloys of iron and nickel are of particular interest in the manufacture of indicating instruments, such as magnetic tachometers, almost completely independent of variations in temperature over an unusually wide range of temperatures. These alloys contain from about 29 to about 31% nickel and usually much smaller amounts of chromium. They contain. small amounts of carbon and
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silicon. Alloys have a negative temperature coefficient magnetic permeability which is practically constant over a temperature range below the Curie point, this range usually being on the order of 100 C.
The temperature of martensitic transformation, namely that at which. The there is a phase change from range to alpha, can be too @ ver in or below this range. In practice, the specifications of these alloys require a given Curie temperature and a low martensitic transformation temperature.
In the preparation of these alloys, a cousin of difficulty is encountered in the production of alloys of uniform properties, i.e., the Curie point varies considerably from one hot to another, so that An alloy which should meet the required specification does not.
Applicants have found that irregularities in the properties of alloys are mainly caused by variations in the contents of caroone and silicon, especially the former. Carbon has commonly been considered a necessarily present and non-deleterious element in amounts up to about 0.25%. In reality, the carbon content of the alloys normally used is about 0.2%, although it may vary from this value in amounts which were considered negligible but which are in fact important. The silicon content of the alloys was also commonly about 0.2%.
After discovering the importance of small variations in the caroone content, the Applicant has thought of reducing these variations. In practice, however, the content of caroone is difficult to control within narrow limits, especially if the alloying is carried out by fusion. If we simply reduce the caroone content, we raise the martensitic transformation temperature, so that the alloy irreversibly loses its high.
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permeability at low temperatures to which it is often brought to be subjected to use.
If, on the other hand, we reduce the proportion of iron, in order once more to lower the temperature of transformation, we automatically increase the said proportion. nickel, thereby increasing the Curie point, with the result that one is again unable to meet many specifications.
Applicants have now found that one can maintain the transformation temperature at the desired low level and control the Curie point in alloys which can be reproduced without significant difficulty. To do this, the alloy is kept substantially free of carbon and silicon and includes certain proportions of copper, molybdenum or manganese, namely 0.6 to 6% copper, 1 to 10% molybdenum. and 0.6 to 6% manganese. These elements serve to reduce the temperature of trans, and changes in their proportions produce changes in the Curie point, which are much smaller than those caused by carbon and silicon.
More than one of the elements copper, molybdenum and manganese can be present and if so, the quantity 20u + 1.2Mo + 2Mn must be between 1.2 and 12, Cu, Mo and Mno here designating the respective percentages of these elements.
The nickel content of the alloys of the invention is 28.4 to 32.5%. The caroone and silicon contents of the alloys should not each be greater than 0.03%, preferably less than 0.02%. The rest of the alloy, apart from the impurities, is iron.
It is preferred according to the invention to use copper or molybdenum or both, rather than manganese, in the alloys. Manganese oxidizes so easily that it is 'difficult to control the amount to be found in the final alloy' and it reduces the corrosion resistance of the alloy.
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To obtain the most uniform results, alloys containing molybdenum or copper or both are made by powder metallurgy processes. Alloys containing manganese should be made by melting under an inert atmosphere.
The Applicant has further found that the temperature
Curie ÚC and the transformation temperature ÚA at which aus tenite transforms on cooling are given approximately by the equations: ÚC = A1 + 70 Ni - 48 Mn- 22 Mo + 40 Ou and ÚA = A - 54 Ni - 90 him - 36 Mo- 36 Cu.
The values of the constants A1 and A2 in these equations depend on the amounts of accidental impurities from the source of the raw material, and the production process. The constants can thus be determined for a particular production process, and the coefficients for nickel, manganese, molybdenum and copper will then allow the manufacture of any alloy to a required specification.
As the equations for temperatures contain four variables consisting of the contents of the elements, there is obviously a range of alloys which will have any particular series of values for ÚC and ÚA. Other considerations, such as corrosion resistance, cost, and availability of raw materials, can also be used to determine the final alloy composition. Using a powder metallurgy method, the constants A1 and A2 were found to be -1900 and 1580, respectively.
If, therefore, one wishes to manufacture an alloy for which Úc and ÚA are equal to 140 F and -160 F, the equations can be rewritten:
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140 = - 1900 + 70 Ni - 48 Mn- 22 1, la + 40 Cu and -160 = 1580 - 54 Ni - 90 Mn- 36 Mo- 36 Cu.
Assuming that fairly good corrosion resistance is required, it is desirable to have a fairly high molybdenum content, for example 3%, and no manganese. This leads to two simultaneous equations, such as the following:
70 Ni + 40 Or = 2106
54 Ni + 36 Ou = 1632 which gives 29.3% nickel and 1.4% copper. The final alloy is, therefore, composed of 29.3 Ni, 3% Mo and 1.4% Cu, the remainder being iron.
Heat treatment is required to make the alloys austenitic, but provided the cooling rate is not too slow, for example more than 6 hours to cool down to 200 ° C, heat treatment is not critical. - than.
The invention encompasses in particular what are commonly called compensating elements made with the alloys. These elements are used in indicating instruments, such as magnetic tachometers and electrical power meters.
CLAIMS
1. An alloy containing 28.4-32.5% nickel, one or more of the elements copper, molybdenum and manganese in amounts such as 2 Cu% + 1.2 Mo% + 2 Mn% is included 1,2 and 12, the carbon not exceeding 0.035 and the silicon not exceeding 0.03%, the remainder, apart from impurities, being: Gold.