BE715748A

BE715748A -

Info

Publication number: BE715748A
Authority: BE
Priority date: 1968-05-27
Filing date: 1968-05-27
Publication date: 1968-10-16

Description


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  Fontes spéciales. 



   La présente invention concerne des fontes spéciales blanches au manganèse-cuivre-molybdène et plus particulièrement des fontes spéciales blanches au manganèse-cuivre-molybdène ayant une grande dureté et une résistance élevée à l'abrasion et au choc. 



   De manière générale, suivant   l'invention,   le manganèse est un constituant essentiel dans les intervalles indiqués ci- après. Toutefois, la fonte a de meilleures propriétés lorsque le manganèse est présent en même temps que du cuivre ou du molybdène.. 

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   La fonte blanche ordinaire, les fontes spéciales blanches contenant comme constituants spéciaux principaux du nickel et du chrome et l'acier ordinaire ou allié sont les matières utilisées jusqu'à présent pour les applications requé- rant de la résistance à l'usure et à l'abrasion. Toutefois, ces matières présentes divers inconvénients. En premier lieu, elle$ n'offrent fréquemment pas la combinaison satisfaisante de ré- sistance mécanique,de dureté, de ténacité et de résistance à l'abrasion que requièrent,par   exemple.,des   applications telles que les organes de broyage, les revêtements des broyeurs et des applications   analogues,ou   bien sont onéreuses à cause du prix élevé des constituants de l'alliage. 



   Il serait donc très intéressant de disposer d'un al- liage possédant des propriétés de ténacité, de résistance méca- nique, de dureté et de résistance à l'abrasion et dont la pro- duction soit plus économique de celle d'alliages analogues déjà connus. 



   La présente   invention   procure une fonte spéciale blanche qui présente une structure martensitique répartie de manière sensiblement uniforme, qui contient environ 1,5% à 16% de manganèse, environ 2 à 4% de carbone, 0 à environ 2% de si- licium,ainsi que 0 à 2,5% de cuivre et/ou 0 à 1% de molybdène, la quantité totale de cuivre et de molybdène n'étant pas infé- rieure à   0,1%   et le reste étant formé essentiellement par du fer et par les impuretés habituelles de la fonte,et qui accuse une dureté élevée et uniforme supérieure à 500  Brinell et une résistance élevée à l'abrasion et au choc.

   Ces impuretés com- portent le phosphore et le soufre,qui se trouvent ordinairement dans la fonte (la teneur en phosphore peut varier normalement de 0,01 à   0,2%   et celle en soufre de 0,01 à   0,3%)   et aussi des éléments accidentels introduits inévitablement avec la   mitraille   dans le four ou cubilot où la fonte est élaborée. 

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   La   Fig. 1.   représente la relation existant entre la dureté de la fonte et le pourcentage pondéral de manganèse, de cuivre et de molybdène, la dureté Brinell étant indiquée en or- données et le pourcentage pondéral en abscisses. 



   La Fig. 2 est une photomicrographie d'un alliage préféré au grossissement de 500. 



   La Demanderesse a découvert après des expériences détaillées sur de nombreux alliages que les fontes spéciales blanches contenant du manganèse, du cuivre et du molybdène pré- sentent une combinaison intéressante de résistance mécanique, de dureté, de ténacité et de résistance à l'abrasion lorsque leur composition est comprise entre les limites données et que ces fontes spéciales blanches peuvent être fondues facilement dans un cubilot. En outre, les nouvelles fontes spéciales blanches permettent de remplacer économiquement les matières résistant à l'abrasion utilisées jusqu'ici. 



   La microstructure des fontes obtenues suivant l'in- vention comporte une phase de carbure, une phase de perlite et une phase   d'austénite-martensite   en diverses proportions. Sauf la phase de carbure, toutes ces phases ne doivent pas être pré- sentes simultanément dans la microstructure des alliages de l'in- vention.. Les proportions de phase de carbure, de phase de per- lite et de phase   d'austénite-martensite   dans la microstructure varient suivant la dimension de la section de l'objet coulé, la vitesse de refroidissement après la coulée et la composition précise,comme il est évident pour le spécialiste.

   Les effets combinés de ces phases confèrent à la microstructure et de ce fait à la   font;4--   la combinaison désirable de propriétés déjà men- tionnées et permettent l'utilisation de la fonte pour des ap-   plications   requérant une grande résistance à l'abrasion et au choc,de même qu'une dureté élevée et uniforme de l'objet coulé. 



   On exemple de la présente invention est décrit avec 

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 référence à la Fig. 1 des dessins annexés qui montre la relation existant entre la dureté de l'alliacé et le pourcentage pondéral de manganèse, de cuivre et de molybdène. 



   On coule en coquilles des corps de broyage d'un dia- mètre de 3,81 cm à diverses teneurs en éléments d'alliage, tels qu'ils sont normalement utilisés pour le broyage des minerais. 



   On mesure la dureté des pièces,ce qui permet d'établir le dia- gramme de la variation de la dureté de ces pièces lorsqu'on mo- difie indépendamment les teneurs en manganèse, en cuivre et en molybdène tout en maintenant la teneur des autres constituants de la fonte constante dans les limites de   Inexpérience.   On détermine   la   dureté Rockwell des pièces. Il en ressort que la fonte spé- ciale blanche peut présenter une dureté Brinell équivalente supérieure à 500 dans un intervalle de compositions dont beau- coup seraient sensiblement plus économiques que celles d'allia- ges actuels courants pour des applications exigeant une ré- sistance supérieure à l'abrasion et à   l'usure.   



   Avant la réalisation de la forme préférée de la pré- sente invention, on a exécuté des expériences à l'échelle pilote sur des fontes spéciales contenant jusqu'à 4% de cuivre, jusqu'à 16% de manganèse, jusqu'à 0,5% de nickel, jusqu'à 1% de molybdène et jusqu'à   0,1%   de bore. Chaque fonte spéciale est à base d'une fonte contenant environ 3% de carbone, 0,5% de silicium et pour le reste du fer, tous les pourcentages étant donnés sur base   p ondérale. Toutes   les fontes essayées ont une dureté élevée et une bonne résistance à l'abrasion. 



   Toutefois, une fonte spéciale et préférée ayant une dureté optimale peut être obtenue dans l'intervalle de compositions étendu envisagé suivant l'invention décrit   ci-dessus.   La fonte préférée contient environ 3,2% de manganèse, 0,0% de cuivre et 0,20% de molybdène ainsi que 2 à 4% de carbone et 0 à 2% de si-   licium,   le reste étant essentiellement du fer contenant de faibles 

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 quantités d'impuretés, par exemple des quantités habituelles de la -fonte que sont le phosphore et le soufre. Il convient de noter que la quantité cumulée de cuivre et de molybdène ne peut être in- férieure à 0,1%. La fonte préférée offre une très haute ré- sistance à   l'abrasion   et à l'usure pour des applications telles que le broyage des minerais. 



   La microstructure de la fonte préférée est illustrée par la Fig. 2 qui est une photomicrographie au grossissement de   500.   Cette photomicrographie montre la répartition du carbure, de la perlite, de la martensite et de   l'austénite   subsistant dans le métal. 



   En outre, la fonte préférée a une résistance mécanique et une ténacité supérieures à celles dés fontes blanches conte- nant du nickel et du chrome utilisées ordinairement et qui sont vendues sous le nom de Ni-Hard. Par exemple, la fonte préférée se révèle significativement plus tenace que les fontes conte- nant du chrome et du nickel appelées couramment Ni-Hard lorsque des pièces de 3,81 cm coulées en coquilles et dont les contrain- tes ont été éliminées, sont soumises à un essai de résistance au choc provoqué par des chutes répétées d'un poids de 45,4kg tombant d'une hauteur de 2,44 m. 



   Des.essais de coulée à   l'échelle   industrielle ont montré que les fontes de la présente invention peuvent être cou- . lées dans des coquilles ou dans des moules en sable par les pro- cédés courants de coulée au moyen d'un cubilot,normal. Le seul équipement de fusion utilisé jusqu'à présent dans ces essais à l'échelle industrielle est un cubilot,qui est le four peu onéreux , courant pour la ,fusion de la fonte.   Toutefois,   il est évident que d'autres équipements de fusion connus, tels qu'un four électrique, pourraient être utilisés aussi.

   Des essais appropriés ont été effectués sur des pièces moulées en coquilles ainsi que sur des fontes au manganèse-cuivre-molybdène coulées dans des moules en 

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   @   sable.afin de déterminer le comportement du point de vue du fondeur. De bons résultats ont été obtenus au cours de ces essais.' 
Des   essais   de broyage de minerai effectués à l'échelle industrielle ont montré que les pièces faites de la fonte préférée moulée en coquilles et dont les contraintes ont été éliminées par un recuit à 316 C ont une excellente résistance à l'abrasion et au choc et sont à cet égard comparables aux fontes blanches au chrome et au nickel utilisées normalement,qui sont plus onéreuses. 



   Des essais ont été effectués aussi sur des pièces de broyeur à boulets   d'environ     10,ce   cm x 15,2 cm x   71,1   cm obtenues par coulée d'une fonte de la composition préférée comme indiqué   ci-dessus*   Ces pièces présentent une résistance au choc élevée ainsi que le montre la chute-libre d'un poids de 1226 kg tombant d'une hauteur de   30,5   cm et ont également une dureté remarquable. 



   En raison de la combinaison exceptionnelle de ses pro- priétés, la fonte spéciale blanche de l'invention neut trouver des applications dans de nombreux domaines où les valeurs élevées de sa dureté et de sa résistance à l'usure et à l'abrasion peu- vent être avantageuses. Par exemple, des boulets de broyeur, des plateaux de broyeur à friction, des cylindres, des pièces de pompe, des pièces de machine pour l'exploitation minière, dès anneaux de broyeur, des ajutages, etc., peuvent être fa- briqués en fonte blanche suivant l'invention. 



   Le progrès et les avantages   qu'apporte   l'invention sont donc évidents.

Claims

REVENDICATION S, 1.- Fonte spéciale blanche caractérisée en ce qu'elle présente une structure martonsitique on substance uniformément répartie et contient environ 1,5 à 16% de manganèse, environ 2 à 4% de carbone, U à environ 2%de silicium,ainsi que 0 à 2,5% de cuivre et/ou 0 à 1% de molybdène, la quantité cumulée de cuivre et de molybdène n'étant pas inférieure à 0,1% et pour le reste essentiellement du fer et les impuretés accidentielles habituelles de la fonte, cette fonte blanche spéciale présentant une dureté éle. vée et uniforme supérieure à 500 Brinell et une haute résistance à l'abrasion et au choc.

2.- Fonte spéciale blanche suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient 0,1 à 2,5% de cuivre.

3.- Fonte spéciale blanche suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient 0,1 à 1% de molybdène.

4.- Fonte spéciale blanche suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient 0,1 à environ 2% de silicium.

5.-Fonte spéciale blanche caractérisée en ce qu'elle présente une structure martensitique en substance uniformément répartie et contient environ 3,2% de. manganèse, .environ 2 à 4% de carbone, environ 0,9% de cuivre, environ 0,20% de molybdène et 0 à environ 2% de silicium et pour le reste essentiellement du fer et les impuretés accidentelles normales de la fonte, cette fonte spéciale blanche ayant une dureté élevée et uniforme de plus de 5000 Brinell et une haute résistance à l'abrasion et au choc.

6.- Fonte spéciale blanche suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que sa microstructure comprend une phase de carbure, une phase de perlite et une phase d'austénite- martensite,en proportions qui varient suivant la dimension de la section de l'objet coulé.

7.- Fonte spéciale blanche suivant la revendication 4 <Desc/Clms Page number 8> ou 5, caractérisée en ce que sa microstructure comprend une phase de carbure, une phase de perlite et une phase d'austénite-mar- tensite en proportions qui varient avec la dimension de la sec- tion de l'objet coulé.

8.- Fonte spéciale blanche suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient 1,5 à 8% de manganèse.