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..,..nt, pour objet : " ALLU.G8 mi ZlJtO, 0BJEÏ3 Bu OBI .ALLIAGE LEUR PROCHE DE lADKIOÁ#OK po
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L'invention concerne des alliacée à base de sine
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et un procède pour fabriquer ces alliages. Plue pDrt1oul1. reutaent, l'invention concerne dee ni 1 luge à base de sinc contenant dee quantités relativement faibles de cuivre, titane et mitgnêsium et$ de préférence,
de chrome* .Les alliages de l'invention sous forme travaillée t'ont caractérisée par une réeistanoe amdliorèe h la traction et une réeiatanoe améliorée à la rupture sous tennion t'armi d'autres propriété! désirables qui font que le matériau convient particulièrement bien pour la fabrication de rubana et de feuilles pour diffé- rente usages, comme par exemple les applications pour la
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construction de gouttiéroup tuyaux de deocento, toitures, garage, paratonnerre, feuilles ondulées, etc...
Les alliages sont aussi utilisables pour d'autres applications des feuilles métalliques ou dans la fabrication des produite
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extrudéa tels que tubes, tigeu, lande , fils, cloue ne rouillant pas, etc##* Ces dernières années, on a fait un effort consi-
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dérable de recherche pour améliorer les différentes proprio- tés des alliages à base de tina en vue de leur donner une résistance accrue et de meilleures propriétés de résistance et de fluage satin diminuer, de façon sérieuse, les qualités de fabrication désirées pour le matériau, Bien que l'on ait fait des progrès considérables dano l'amélioration des quali- tés de fabrication au point qu'une ou plusieurs propriétés des différents alliages à base de zinc sont bonnes,
voire exceptionnelles, le défaut quant à la résistance au fluage et les propriétés effort-rupture présentées par tous les
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alliages à base de zinc a été excessivement 41ft1011e à
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supprimer. A la connaissance de la demanderesse, on ne dispose d'aucun alliage à base de zinc possédant, en plue d'une bonne résistance à la traction, d'une dureté et d'une ductilité adéquates, une résistance effort-rupture suffisante pour résister à une charge statique de 1820 kg/cm2 ou même plue pendant des durées aussi grandes que 20 heures, cane qu'il y ait rupture.
L'invention concerne, de façon générale, un alliage en zinc caractérisa parce qu'il contient de faible* quantités de cuivre, titane et de magnésium.
Les alliages à base de zinc objets de 1'invention, présentant à l'état travaillé des résistances à la traotion et à l'effort-rupture supérieures aux autres alliages à base de zinc, couramment utilises, tout en ayant une ductilité suffisante et d'autres propriétés qui permettent leur emploi dans un large domaine d'applications,
L'invention oonoerne un autre alliage conforme au paragraphe précédent caractérisé parce qu'il contient en plus du chrome,ce qui permet de fournir des alliages présen- tant une résistance au fluage améliorée, à la température ambiante et à des températures modérément élevées*
Les alliages à base de zinc conformes à la présente invention, possèdent, à l'état travaillé,
une combinaison de propretés de résistance à la traction, dureté, allongement et résistance au fluage supérieures à celles que l'on a obte- nues jusqu'ici avec les alliages à base de zinc*
L'invention oonoerne également un procédé de fabri- cation d'un article travaillé avec les composants de l'alliage de l'invention, procédé caractérisé parce qu'on allie Ion composants, on coule l'alliage résultanteon réchauffe et on lamine h chaud le matériau coulé, on soumet le matériau, après laminage à chaud,
à un traitement à une température de préférence 300 C pendant de préférence 1 heure et on
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lamine à froid l'alliage traité par la chaleur pour l'amener à l'épaisseur désirée.
L'invention concerne encore, à titre de produite industriels nouveaux, les objets fabriquée en alliages conformes aux paragraphes précédents ou alliages similaires,
D'[autres objets et avantagea de l'invention appa- raîtront au cours de lu description ci-après et dans les revendications,
Suivant l'invention, on fournit un alliage à base de zinc comportant essentiellement en poids, de 0,5 à 2% de cuivre, de 0,1 à 0,4% de titane, de 0,03 à 0,2% de magnésium, le reste étant essentiellement du zinc.
Bien que les alliages quaternaires compris dans la composition indiquée ci-dessus présentent une résistance au fluage, et une réais* tanoe effort-rupture nettement améliorées en plus d'entrée propriétés désirées, on a trouvé qu'il était très avantageux d'incorporer encore du chrome en quantité atteignant de 0,005 à 0,2% pour former des alliages quinaires possédant une résistance au fluage et une résistance effort-rupture mimes améliorées sans diminution des autres propriétés déni rées,
L'intervalle préféré pour lea constituante essen- tiels des alliages à base de zinc visée par l'invention, est compris entre 0,8 et 1,2% de cuivre, 0,
15 à 0,25% de titane de 0,04 à 0,08% de magnésium et, lorsqu'il y en a, de 0,03 à 0,06 de chrome, le rente étant du zinc de haute pureté.
La composition d'alliage préférée comporte 1% de ouivre,
0,2% de titane, 0,06% de Magnésium, avec, éventuellement, du chrome en quantité de 0,05 , le rente étant du sine de haute pureté. les alliages à base de zinc produits suivant l'invention, présentent de bonnes propriétés mécaniques, une
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rdelotance au fluage et don propriété. dteffort-rupture 4.
Ilordoue A titre d'illustration des essai# sur des 'ohant11- lons type d'alliage, an utiliuant des précédée attise! standard$ ont montré que l'alliage Zn-OuM!1-M quaternaire est capable de résister à une charge statique allant jusqu'à 1620 kg/e 2 pendant plus de 70 heurta sans qu'il y ait rupture# Avec addition de chrome, la durée avant la rupture nous la m4ae charge est porté, à un,'Yal.ur lup'r1tur. , 240 heurta De telle valeurs de la r'datanot <tffort"ruptuy< sont trba largement .upÓr1ur... celles que lion peut obte- nir avec tout autre al11pgt de lino connut La résistance au tluagl des ulliagen de zinc de l'invention set d..'m....110- l'cf, avwo l'addition de chromt, cette amélioration étant parti- culibrement apprdoiable pour la réolatance au Iluage de
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l'alliage quaternaire.
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On obtient la composition due façon colivenable en fondant du tino de haute pureté avec du cuivre, ce dernier étant ajouta si on le dé'1r., nous forme
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d'un alliée mère zinc-cuivre. On ajouta la quantité désirée
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de magnécium lorsque la mana* fondu* tet à une température d'environ 50040# puis on porte la température de la masse tondue à environ 75000 et on ajoute le titan., avantageuse- menty aous forme do métal spongieux. On peut ajouter év*n- tuellement le chrooa en même tempe que 1* titane, la quantité dèmirée de chrome étant ajoutée de préférence nous forme d'un alliera mère ou1vre-o}#om., ce qui permet aînaî l'introdvo- tion supplémentaire de cuivra.
La muet# fondue t maintenu* à environ 750*0 pendant 10 à 20 Minutât tous agitation 4'10- diquet ai on le dénîref puis on coule l'alliage dans dae
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moules appropriée. On ne rencontre aucune d1tt1oult' dans la
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fabrication des elliagost boit quaternaires, soit quinaires contenant du ohroJ21e, tri utilisant le procédé décrit 9i'"d<aauat étant entendu toutefois que l'emploi d'alliages mère oi<-daaaiAa
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n'est pas essentiel et que les différente réactifs d'alliage
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peuvent être ajoutée de toute autre tA90o1' tous forme de
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métaux élémentaire , lait sous forme d'autres alliages mère
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convenables# On préfère réaliser le processus d'alliage bout atmosphère protectrice d'argon ou de tout autre gas inerte
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convenable*
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La mdtal de buu.
zinc# utilité droit* la fabrication des alliages de l'1nvunt1on, doit présenter, de préférence, une pureté d'au soin 3),:. L'emploi des types du commercup connue (Joue les dénomination ! "haute qualité ou "haute qualité pédale*, donnent d.8 alliacée oaUtttn1ae-nt...
Le* a111ngto oonformee l'intention sont facile* à travailler à froid et à chaud, lea alliuea peuvent être travaillas à chuud, soit par 161.in86e, à dea températures du métal de 160 à 250*0; on obtient à 200*0 environ des rèoul- tats très catiutaluante, four la fabrication de feuillet!, on préfère soumettre l'alliage préchauffé à un 1,inag.
k chaude avec un nombre convenable de pacute, procéder à un traitement ahaud du matériau résultant, avantageusement a dea tempe- ratures de l'ordro de 150 à 325*0 et de préférence de 200 & 300*0 pendant environ 1 heure et, enHu1te 80umettre l'alliage traité pur la ohuleur à un laminage a froid - -- - pour l'a- mener à l'épuisaet"r fjhale, en rénlioant un chauffage intense-- <11.&11'1 si on le désire, Pour certaines application de l'allia- ge, on peut le soumettre un laminage à froid après le lamina-
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ge à chaud sans traitement intermédiaire pour la chaleur* En soumettant l'alliage à un laminage croisé au cours des cycles de travail à froid et à chaud, on diminue l'apparition d'une direction privilégiée ce qui le rend apte
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au pliage e* repliage , angle aigu sans rupture.
Le traite'* ment par le chaleur rez des températures d'environ 200*0 avant
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le travail à froid final améliore encore les caractéristiques
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des fouilles quant au plias,'. le mutdriuu *et facilement
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travaillé à froid, avec des réductions de 75 ou même davan-
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tage. Une réduction finale d'au moine 0 par laminage à froid est avantageuse pour améliorer les différentes proprio- tés de l'alliage. A l'état travaillé à froid, les alliages de l'invention possédant non seulement une bonne aptitude au formate, en plus des propriétés de rêniotance et de réaistan- ces au fluage supérieures mentionnées ci-dessus nais ils sont caraotdrisée en outre par une excellente r6.1IilUo. la corrosion.
A titre illuatratif de la combinaison supérieure de propriétés des alliages de l'invention, on se reportera au tableau 1, où on a rassembla les résultats d'essai d'alliages quaternaires (1) et alliages quinaires (J) soumit aux essaie suivant les procédés standard et comparés avec ceux du zinc
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et ceux d'autres alliages à base de zinc, contenant un ou plusieurs additifs utilisés dansl'alliage de l'invention.
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Les éprouvettes ont toutes été préparées à partir de ma.8' coulées présentant une épaisseur de 12 mm, que l'on a chauffées à 200*0 pendant 1 heure, laninées à froid à 6 sa (réduction de 50),
traitées par la chaleur à 300*0 pendant 1 heure, lamïndee à froid (75# de réduction), traitées a nouveau par la chaleur à 300*0 pendant 1 heure et laminées
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à froid (30l de réduction), oe qui donne une épaisseur de 0,975 mm pour la feuille finale.
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2 A B t EAU * '
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compouition Rêsiatanoe Limite Allons Durée de Dure-. Coud à la trac- propor- geaent l'essai té elect. tion kg/om2 tionnelle % en avant la (Y,3P# (% LAOS) kg/om2 50 mm rupture N.) resê2Ó ,,,#,# 1470 1820 kg/om2 kg/oa2 (A)Zn pur 1030 280 33 0 0 35 >008 (:B)Zn-O,9S,ceu 2130 770 32 et y 86 2908 (O)Zn-0el7ei 1260 390 48 ta 0 54 29,6 (D)Zn-O,069Mg 3010 2 - 6 105 30,1 (I)Zn...O,98"Ou- ,2leTï 2380 1190 ' 29 <(1 67 28,0 ('I)Zn-1.Ou...
O,O59îf4Mg 3270 1470 14 - 13 113* 2906 (0Zn-0 18%Ti.
0:05Ug 2980 1330 17 - 1 104 2ete (H)Zn-0f42?iCu- O,15Ti..
0 005%0r.
0 007Mn 2170 980 34 <1 71 27 te (I) Zn...O, 96"Ou 0,25%Ti- 00065%Xg 3950 1610 14 >80 76 131 2S" (J)Zn O,95?SOu-.
Q,21#Ti O,07Mg...
0#05%0r 4060 1750 12 > 1700 242 149 27,0 fi
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zut
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essai encore en cours au moment.. Les données du tableau 1 illustrent la composition
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nominale des alliages (z j et (J) représentant les alliages suivant l'invention et possédant une combinaison très désl-
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râblé de propriétés y compris la résistance à la traction élevée., la limite proportionnelle, la dureté élevées et aussi un allongement satisfaisant.
On voit que la supériorité de -
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ces alliages. en ce qui concerne la résistance effort-rupture,
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comparée à celle d'autres alliages à base de lino, comportait un ou plusieurs des substituant!, mais non toue, est partieu.
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librement remarquableles essais effort-rupture conduite
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à la température ambiante couu des charges étatique de 1470 et 1830 kg/cm2 rtopeotivement, montrent que le* allia... quaternaires et quinaires de l'invention différent quant à leur r4.iutano.
à l'effort-rupture dans une mesure telle que la supériorité de cou al11ug.a est due principalement à la composition de l'alliages plutôt qu'au genre de traitement appliqué à l'alliage*
Bien que les propriété* des alliages de la présente
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invention soit tellen que le natériau, à l'état travaillé par voie mdounique, pui8ue étre facilement préparé pour la fabrication de produits métalliques, sans qu'il ne produise de tieautat10n excessive sur les borde ou une fragilité anormale, la ductilité des alliages quaternaires ou quinaires peut 9tre facilement améliorée, si on le désire, en soumet-
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tant le matériau après le travail à froid final, à un réchauffage doux, à don températures de l'ordre de 75 h 12500 ou aux environs et,
de préférence, à environ 100*0 pendant une période d'environ 1 heure. Oe traitement de chauffage simple a pour résultat un accroissement notable de la valeur de l'allongement de l'alliage avec une diminution relativement mineure de la limite proportionnelle, comme on le voit,
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d'après le tableau II ci-aprène
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<tb> Alliage <SEP> Etat <SEP> Résistance <SEP> Limite <SEP> pro- <SEP> Allongement <SEP> Dureté <SEP> Gond
<tb>
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à la traction portionnelle en % en (V.P.K.) élec. en iEg%nm2 en kg%m2 50 JI'lII ( IACS) z-0,9fi7 Cu- travaillé à O25 Ti- froid Ot065 Mg 6 réd. 3640 1520 24 121 27
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<tb> Idem <SEP> + <SEP>
<tb> chauffe <SEP> à
<tb>
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i0E3C
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<tb> pendant <SEP> 1 <SEP> h.
<SEP> 2940 <SEP> 1330 <SEP> 34 <SEP> 108 <SEP> 26
<tb> Zn-0,95% <SEP> Cu- <SEP> travaillé <SEP> à
<tb> 0,21 <SEP> Ti- <SEP> froid
<tb>
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0,07% Kg- 60% réd. 3750 1630 17 128 25 0005% Cr
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<tb> idem <SEP> + <SEP>
<tb>
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cha:df'é 1
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<tb> 100 C
<tb> pendant <SEP> 1 <SEP> h.
<SEP> 3080 <SEP> 1470 <SEP> 38 <SEP> 121 <SEP> 25
<tb>
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Le* alliages de l'invention présentent des proprié- tés de résistance au fluage supérieures à celles de n['importe quel alliage à base de sine connutSur le dessin annexé, en a présenté à l'échelle 1* laverie du taux de nuage mesuré à la température ambiante et exprimé en nombre de jours nécessaires pour provoquer un allongement ou un fluage de 1 des bandes soumises à l'essai avec des charges statiques variables (avec le grain).
les éprouvettes d'alliages Quaternaires et quinaires, représentatifs de la composition désignée au dessin, ont été préparées en traitant à chaud des feuilles d'une épaisseur de 1,35 mm à 300*0 pendant 1 heure et en laminant à froid l'alliage traité à chaud pour l'amener à une épaisseur de 0,975 (30% de réduo- lion). A titre de comparaison, on donne .les résultats pour un alliage à base de zinc du commerce, de composition ana- logue, désigné sur le dessin et considéré comme présentant une excellente résistance au fluage,
les éprouvettes de celui-ci se trouvant de même à l'état travaillé à froid et soue une épaisseur de 0,975 mm.
On voit, à partir des chiffres des inverses des taux de fluage, sur le dessin annexé, que chacun des alliages quaternaires et quinaires représentatifs de la présente invention, présente une résistance au fluage nette- ment améliorée par rapport à l'alliage à base de zinc quinaire, contenant du manganèse. On voit aussi que l'addi- tion de chrome à l'alliage quaternaire contenant du magné- sium contribue à augmenter encore l'amélioration marquée de la résistance au fluage de l'alliage Zn-Cu-Ti-Mg.
L'extra- polation des résultats de fluage indique qu'un fluage de l'alliage quinaire suivant l'invention à 700 kg/oa2 ne se produira pas sur plus de 10 ans.
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De ce qui précède, il ressort que l'incorporation dans l'intervalle spécifié, de chacun des constituante d'alliage comprenant le cuivre, titane et magnésium due le lino, communique à l'alliage de base une combinaison de propriétés qui fait que le matériau, en particulier à l'état lamine, est particulièrement convenable pour diffé- @ rente.
applications exigeant de bonnes propriétés de résis- tance et de fluage* Avec l'addition supplémentaire de chrome, les propriétés exceptionnelles caractérisées par une résistance effort-rupture et une résistance au fluage excellentes, non atteintes précédemment aveo les alliages de base associées à une dureté, résistance à la traction améliorées et allongement satisfaisant sont accrues au point de rendre l'alliage plus convenable pour des applications dans lesquelles la résistance effort-rupture et la résistance au fluage ont une Importance primordiale.
Bien que lea alliages de la présente invention aient été décrits particulièrement en ce qui concerne la forme de feuille, il est bien entendu que les alliages en question peuvent être utilisés très avantageusement noue d'autres formes, comme moulages, produits d'extrusion, tiges, fils, tubes, et aussi en tant que poudre métallique pour l'emploi dans les applications de la métallurgie des poudres..
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentée, d'autres variantes sont aussi possibles sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.