BE662833A

BE662833A -

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Publication number: BE662833A
Authority: BE
Priority date: 1964-06-18
Filing date: 1965-04-21
Publication date: 1965-08-17
Also published as: NL6504775A; LU48190A1; DE1458915A1; FR1407220A

Description


   <EMI ID=1.1> 

  
 <EMI ID=2.1> 

  
nodulaires, sont des fontes spéciales dans lesquelles le car-. 

  
 <EMI ID=3.1>  liorée si possible, en utilisant généralement comme métal de 

  
 <EMI ID=4.1> 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
taux qui favorisent au maximum l'action nodulisante de certains produits d'addition. 

  
La présente invention a pour but de traiter des métaux  de base (en l'espèce, des alliages fer-carbone) en vue d'obtenir,:.

  
 <EMI ID=6.1> 

  
port aux aciers graphitiques connus, présentent des caractéris-  tiques mécaniques plus élevées, une meilleure résilience, tout  en augmentant la proportion de graphite nodulaire contenu, ce^-  lui-ci étant régulièrement réparti. 

  
La résilience sera d'autant plus élevée que la somme  des teneurs en carbone et en silicium sera plus basse, soit,  à titre indicatif : 

  
 <EMI ID=7.1> 

  
exposé par la suite. Le résultat est un alliage dont la.  résilience est supérieure à 0,200 kgm/cm2. 

  
 <EMI ID=8.1> 

  
de cuivre.

  
Ainsi, par exemple, au lieu de :  <EMI ID=9.1>  Ayant ainsi défini les grandes lignes de la composi- &#65533;  . tion chimique du métal à traiter, nous allons décrire les prin-  cipes de ce procède, destiné à obtenir un acier graphitique no-  dulaire, à haute résistance mécanique. 

  
Ce procédé, l'un des objets de la présente invention, :  est défini par l'emploi de certains produits d'addition, le mo-  de opératoire, et par l'action des traitements thermiques consécutifs.. 

  
 <EMI ID=10.1> 

  
tiques dont la composition répond, entre autres, aux conditionssuivantes : 

  

 <EMI ID=11.1> 


  
'  en vue d'obtenir, à l'état brut de coulée , la sphérulisation 

  
 <EMI ID=12.1> 

  
 <EMI ID=13.1> 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
ractéristiques mécaniques nettement plus élevé que celui des  aciers de base mis en oeuvre, et les avantages résultant de la  présente du graphite libre sous forme de petits nodules nombreux=-4 régulièrement disséminés, et de forme régulière. 

  
 <EMI ID=15.1> 

  
liser de préférence sont ceux dont le point figuratif P de leurs teneurs en carbone et en silicium est situé à l'intérieur du 

  
 <EMI ID=16.1> 

  
 <EMI ID=17.1> 

  
 <EMI ID=18.1> 

  
 <EMI ID=19.1>   <EMI ID=20.1> 

  
cédé : ferrito-perlitique avec graphite nodulaire dans le premiers cas, perlitique avec graphite nodulaire dans le second cas. 

  
De plus, les aciers à graphite nodulaire ainsi obtenus!  se prêtent à des traitements thermiques qui, tout en améliorant  certaines de leurs caractéristiques mécaniques, permettent selon  le but poursuivi : 
-soit d'éliminer les restes de cémentite,
-soit de provoquer une structure ferritique exempte  de perlite ou n'en contenant que peu. 

  
Dans le métal de base, on introduit (par injection  dans le cas d'un gaz) des produits actifs dont le poids total re  présente moins de 1% du métal à traiter et qui, en fonction de leurs actions dominantes, interviennent :

  
1[deg.])-comme graphitisants, mais sans pouvoir, à eux

  
seuls, assurer une graphitisation nodulaire à
100%; aussi, pour obtenir une graphitisation nodulaire complète est-il nécessaire de leur adjoindre un produit nodulisant.

  
2[deg.])-comme nodulisants, en évitant la cristallisation

  
du graphite sous forme de lamelles ou toutes autres formes non nodulaires ou non sphéroïdales.

  
Ils se subdivisent eux-mêmes en :
a) nodulisants graphitisants, parce que capables de provoquer la précipitation du graphite dans un métal qui, sans leur intervention,

  
ne serait pas graphitique.

  
b) nodulisants trempants, parce qu'ils ralentissent la graphitisation; de ce fait,, ils doi- <EMI ID=21.1> 

  
agents graphitisants dont le pouvoir de précipitation du graphite l'emporte s(r leur pouvoir trempant.

  
 <EMI ID=22.1>  3[deg.])-pour entraîner une diminution de la teneur en si- ' 

  
 <EMI ID=23.1> 

  
lèlement l'action des produits graphitisants et  nodulisants. 

  
 <EMI ID=24.1> 

  
simultanément , Mais il est possible de supprimer une ou deux  opérations. Exemple: action du calcium. 

  
Sous la désignation générale de produits, il faut  entendre soit des éléments, soit des composés ou des combinaisons, soit des alliages dont l'un au plusieurs des constituants  jouissent d'une action graphitisante ou nodulisante. Ils peuvent::

  
 <EMI ID=25.1> 

  
Parmi les produits graphitisants on_compte le carbone,&#65533;  le beryllium, le calcium, le zirconium, le titane, le baryum,  le strontium, utilisés soit isolément , soit avec le cuivre, le'  nickel ou le cobalt, soit avec une combinaison de deux ou trois  de ces derniers éléments. On peut même utiliser le cuivre seul, ou avec un faible pourcentage de calcium. 

  
 <EMI ID=26.1> 

  
cium, on peut l'utiliser : ; <EMI ID=27.1> 

  
 <EMI ID=28.1> 

  
mide calcique, le carbure de calcium, ou des allia.- ' ges de calcium, notamment fer-calcium et fer-cal-  cium-silicium, manganèse-calcium-silicium, cuivre- 
-calcium, nickel-calcium, aluminium-calcium, sili- <EMI ID=29.1>  ' que :

  
Bioxyde de baryum et cyanamide calcique,

  
bioxyde de baryum et carbure de calcium,

  
bioxyde de manganèse et un alliage ou un sel de calcium,

  
 <EMI ID=30.1> 

  
siliciure de calcium (ou alliages de calcium). 

  
Dans tous les cas le rendement en calcium ne sera optimum qu'après une désoxydation et désulfuration (SI- 0,02 %) du métal.

  
Parmi les produits nodulisants graphitisants figure le bore sous forme d'alliages, de combinaisons, de composés ou de sels, tels que le borate de sodium, le borate de calcium. L'utilisation du bore sous quelque forme que ce soit est soumise à une condition impérative: la teneur en bore du métal traité

  
 <EMI ID=31.1> 

  
Parmi ces produits nodulisants graphitisants, figure également le calcium, en particulier lorsqu'on a soin d'obtenir une diminution du silicium du métal traité, simultanément avec l'action du calcium ou au moins à ne pas augmenter le pourcentage de silicium.

  
 <EMI ID=32.1> 

  
soufre, le sélénium, le tellure, le bismuth, certaines de leurs combinaisons, certaine de leurs composés , de leurs alliages

  
re

  
ou de leurs sels, tels que le telluru/de calcium par exemple, ou un mélange de deux ou plusieurs d'entre eux, ou un mélange de plusieurs de leurs composés ou combinaisons.

  
Parmi les produits provoquant une diminution de la teneur en silicium du métal de base en fusion et son élimination à l'état de gaz ou de laitier, on compte:
-les gaz oxydants: air, oxygène, air enrichi en oxygène,
-les peroxydes ou les persels: bioxyde de manganèse, bioxyde de baryum, bioxyde de sélénium, les bichromates, les percarbonates...
-les sels halogénés, chlorures, fluorures...
-l'azote naissant produit par un nitrate ou la cyanamide calcique (CN2Ca), ou un cyanure, ou par tout autre moyen.

  
La liste non limitative de ces produits doit encore comprendre l'aluminium et la manganèse. De même, le chrome, le vanadium, le cérium, le tungstène, qui favorisent la formation  <EMI ID=33.1> 

  
du métal de base, provoque une augmentation sensible du nombre  de nodules. Les modalités de son emploi et les résultats obtenus font l'objet d'un paragraphe ultérieur.

  
Le manganèse aux teneurs: <EMI ID=34.1>  formation des carbures, <EMI ID=35.1> 

  
t

  
 <EMI ID=36.1> 

  
-le tellurure de calcium interviendra, par* le calcium" agent grapnitiaant, <EMI ID=37.1>   <EMI ID=38.1> 

  
Une pression au moins égale à 4 t/cm2 provoque un mélange intime des éléments actifs : bore, tellure, calcium,... favorable

  
à leur intervention simultanée tout en diminuant le pouvoir trem pant du tellure ou autres agents tre&#65533;pants.

  
Ces composés sont, soit placés au fond des poches avant la coulée du métal à traiter, soit jetés dans les tours ou les poches, à la surface du métal préalablement décrassé, soit  introduits dans le bain à l'aide de cloches plongeuses ou de dispositifs appropriés.

  
Le choix et le dosage des produits d'addition sont effectués en fonction de la composition du métal de base. Ils résultent des considérations suivantes :

  
Il" - On prépare, dans les conditions requises (cas du bore..)

  
un mélange graphitisant en utilisant un ou plusieurs produits indiqués précédemment comme tels, afin d'obtenir la formation de graphite nodulaire dans le métal brut de coulée.

  
 <EMI ID=39.1> 

  
obtenue, et on constate la présence de graphite en lamelles ou de graphite eutectique. On vérifie que la quantité

  
 <EMI ID=40.1> 

  
rence

  
 <EMI ID=41.1> 

  
du bismuth) sous l'une des formes rappelées précédemment, on provoque une réduction de cette quantité de graphite libre et la transformation de tout le graphite libre en graphite nodulaire.

  
 <EMI ID=42.1> 

  
silicium libre du métal de base et l'action conjointe dit

  
 <EMI ID=43.1>  tal de base, A cet effet, le fluorore de calcium est particu- 

  
 <EMI ID=44.1> 

  
 <EMI ID=45.1> 

  
 <EMI ID=46.1> 

  
 <EMI ID=47.1> 

  
la formation de ferrite. 

  
 <EMI ID=48.1> 

  
 <EMI ID=49.1> 

  
 <EMI ID=50.1> 

  
propriés. 

  
 <EMI ID=51.1> 

  
 <EMI ID=52.1> 

  
 <EMI ID=53.1> 

  
 <EMI ID=54.1> 

  
tier calcique d'environ 4 cm d'épaisseur arec 

  
 <EMI ID=55.1> 

  
 <EMI ID=56.1> 

  
à l'aide d'une cloche plongeuse.  Les pourcentages des produits utilisés sont réglés

  
 <EMI ID=57.1> 

  
 <EMI ID=58.1> 

  
de graphite par addition d'aluminium en grains de dimensions  ,(granulométrie sensiblement égale à celle de l'aluminium pour

  
 <EMI ID=59.1> 

  
Par refroidissement lent ou coulée du métal traité en  moules chauffés de 750[deg.]0 à 800[deg.]0 environ on peut accentuer en-  core cet effet de graphitisation. 

  
L'aluminium peut être ajouté au métal à un instant 

  
 <EMI ID=60.1> 

  
l'action des sels ou mélanges contenant le bore, le tellure,et  la calcium. 

  
On peut ainsi, par action de l'aluminium, abaisser en-  core la dureté de 20 à 30 Brinell environ sans diminuer la ré-  sistance à la traction de façon sensible. L'importance et le  nombre des plages de cémentite peuvent être diminués et même  supprimés, la structure du métal étant alors entièrement perli-  tique et ferritique avec une dureté d'environ 200 à 240 Brinell  maximum. 

  
Ce métal est parfaitement usinable sans traitement  thermique ultérieur, surtout s'il a été coulé on moules pré-  chauffés. 

  
Cette opération complémentaire homogénise encore la  structure de façon plus complète, et permet de neutraliser les  influences de métaux résiduaires trempants et stabilisateurs de  cémentite, tels que le chrome, le tungstène, etc... On constate  également que l'aluminium favorise la coulabilité.

  
 <EMI ID=61.1> 

  

 <EMI ID=62.1> 


  
 <EMI ID=63.1> 

  
triangle (figure 1); on a utilisé pour obtenir une structure perlitique, des comprimés contenant: 

  

 <EMI ID=64.1> 


  
dans lesquels le bore, le tellure et la calcium ont été dosés 

  
&#65533; par la aéthode indiquée ci-dessus; le poids total des éléments

  
 <EMI ID=65.1> 

  
traiter. 

  
Les résultats de différents essais pratiqués sur le .  métal ainsi traité ont été enregistrés comme suit. 

  

 <EMI ID=66.1> 


  
Il s'agit d'un métal perlitique à graphite nodulaire. le même 

  
 <EMI ID=67.1> 

  
tie à l'air calme.

EXEMPLE II

  

 <EMI ID=68.1> 


  
Le point figuratif (C-Si) est à l'extérieur du triangle

  
 <EMI ID=69.1> 

  
utilisé des comprimés préparés selon la méthode indiquée ci-dessus, suivie de traitement thermique.

  
Les résultats de différents essais pratiqués sur le métal ainsi traité ont été enregistrés comme suit. 

  

 <EMI ID=70.1> 


  
 <EMI ID=71.1> 

  
tenu par le procédé permet les traitements classiques de trompe

  
 <EMI ID=72.1> 

  
 <EMI ID=73.1> 

  
On peut augmenter la résistance mécanique par addition 

  
 <EMI ID=74.1> 

EXEMPLE III 

  

 <EMI ID=75.1> 


  
et à condition d'avoir un calcium résiduaire de l'or. 

  
 <EMI ID=76.1>

Claims

RESUME

L'invention a pour objet : <EMI ID=77.1>

graphite nodulaire, présentant des caractéristiques mécaniques. élevées, mettant en oeuvre pour l'élimination de la cémentite, *

<EMI ID=78.1>

rolithes régulièrement répartis dans la matrice des produits d'addition, soit à la poche de coulée, soit dans le four,

<EMI ID=79.1>

2) Dans le procédé de fabrication selon 1 , les produits; d'addition sont mis en oeuvre soit sous forme d'alliages, soit sous forme de pastilles, soit sous forme de comprimés obtenus

<EMI ID=80.1>

ge de poudras en proportions plus importantes et constitués au moins d'un agant graphitisant nodulisant et, dans certains cas, d'un agent nodulisant trempant, ces agents étant utilisée à l'état d'éléments, de composés, de combinaisons, d'alliages,

<EMI ID=81.1>

sélénium, tellure.

5) Dans le procédé de fabrication selon 1, le produit

<EMI ID=82.1>

nodulisant selon 3, et d'un agent désiliciant tel qu'oxygène, azote, fluor, ou d'un simple diluant du silicium.

6) Dans le procédé de fabrication selon 1, le produit ' d'addition, après désoxydation et désulfuration du bain, peut être le calcium utilisé sous forme de composé, combinaison, alliages ou mélange de ceux-ci. 7) Dans le procédé de fabrication selon 1 à 6, l'effet des agents graphitisants nodulisants et des agents trempants, est favorisé par :

- La neutralisation du pouvoir graphitisant du silicium par des éléments carburigènes (formant des carbures) tels <EMI ID=83.1> - un abaissement momentané de la teneur en silicium du métal à traiter, soit par l'intervention d'un�éactif oxydant tel que l'air, l'oxygène, l'air enrichi en oxygène, le bioxyde de manganèse, soit par l'intervention du fluor ou de ses composés, soit par l'azote atomique naissant. - l'action de l'aluminium, du manganèse, du cuivre, du nickel ou du cobalt sous forme simple ou sous forme composée. - l'action des traitements thermiques. - l'addition d'éléments d'alliages.

8) Fontes et aciers, et notamment les aciers hypereu-

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dont la structure est exempte de cémentite et comporte une

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rement répartis dans la matrice, résultant de l'application du

<EMI ID=87.1>