CH189692A

CH189692A - Alliage ferreux très dur.

Info

Publication number: CH189692A
Authority: CH
Inventors: Ltd Industrial Re Laboratories
Original assignee: Ind Research Lab Ltd
Priority date: 1935-05-17
Filing date: 1935-10-22
Publication date: 1937-03-15

Description


  Alliage ferreux très dur.    La présente invention se rapporte à un  alliage ferreux très dur, constitué par une  fonte de fer contenant, outre le carbone, au  moins du bore, cet alliage ne renfermant pas  de carbone graphitique en proportion     suscep-          tible    d'influer sur sa dureté, et ayant une  dureté d'au moins 500 selon l'échelle Brinell,  qui rend l'usinage de cet alliage impossible  sauf par meulage et un point de fusion ne  dépassant pas<B>1150</B>   C.  



  On savait déjà que le bore combiné avec  l'acier lui communique de la dureté; mais les  essais faits sous ce rapport furent tous exé  cutés avec des aciers n'ayant qu'une petite  teneur en carbone ou en bore, ou de tous les  deux, de sorte qu'on peut bien dire que la  connaissance des quantités additionnelles dé  sirables ou possibles en     pourcents    de bore, de  carbone et en certains cas du nickel, ainsi que  le contrôle des autres éléments, pour former  un alliage de la nature considérée ici,     n'exis-          ta.it    pas encore. Ce n'est qu'en étudiant les-    dites relations pendant de     longues    années  d'essais et d'applications pratiques qu'on est       arrivé    au but présent.  



  Ces essais ont permis la préparation d'al  liages ayant les propriétés suivantes:  Une dureté extrême pouvant s'élever jus  qu'à 1000 selon l'échelle Brinell;  une température clé fusion de plusieurs  centaines de degrés plus basse que n'importe  quel autre alliage ferreux d'une dureté com  parable;  une grande résistance à l'usure, beaucoup  plus grande que celle de la fonte ordinaire;  une résistance à la traction jusqu'à  4200 kg par cm';  la faculté de s'unir intimement lorsqu'on  le met à l'état fondu en contact avec un corps  en acier ou fer chauffé sans avoir besoin d'un  flux pourvu que les surfaces soient bien net  toyées;  une très petite conductivité thermique,  moins du tiers de celle de la fonte grise.      Ces alliages peuvent être fabriqués à peu  de frais et peuvent être employés partout  dans l'industrie.  



  On peut obtenir un alliage conforme à  l'invention ayant une dureté d'au moins 500    Brinell et un point de fusion compris entre  1065 et 1120   C en formant une fonte de  fer contenant de 2 à 4 % en poids de carbone  et de 0,2 à 21/2 % de bore. Pour obtenir une  très haute dureté, d'au moins 700   Brinell,  on peut ajouter du nickel à raison de 11/2 à  <B>9%.</B> Pourtant encore d'autres métaux tels  que le manganèse, le chrome, le tungstène, le  vanadium, le molybdène, le cobalt, etc. peu  vent être employés à des teneurs variées là  où les meilleures propriétés de l'alliage ne  doivent pas être obtenues au meilleur marché.    D'autre part, quelques éléments se trou  vant ordinairement dans la fonte, tels que le  soufre et le phosphore, sont de préférence éli  minés autant que possible.

   S'ils sont déjà pré  sents, ils doivent être réduits à 0,1 % pour  le soufre et 0,3 % pour le phosphore. En  pratique, on tient ces deux éléments chacun  au-dessous 0,05 %, parce que les deux ont  un effet pernicieux sur la dureté et sur la  qualité de l'alliage. La même objection doit  être faite aussi pour le silicium;

   pourtant,  cet     élément    peut être présent en une teneur  d'environ     11/    % sans que le tout ait une     dif--          férence    appréciable, mais 21/2 % est le pour  centage maximum tolérable et cela seulement  combiné avec un     pourcent    de bore     supérieur     au     pourcent    ordinaire parce que, sans cela,  du     carbone        graphitique    sera précipité dans  l'alliage, ce qu'on doit éviter, le carbone dans  l'alliage ne devant exister que dans sa forme  alliée.

   Pourtant, exception doit être faite ici  pour des traces seulement de carbone     graphi-          tique,    parce que de petites     traces    n'influen  cent pas sensiblement la dureté de l'alliage.  Une très bonne qualité de l'alliage contient  environ 1 % de silicium et la teneur en car  bone et bore est telle qu'elle ne dépasse pas  412 % des deux éléments combinés, 6 % étant  la limite extrême.  



  Une bonne combinaison des éléments con-         duisant    à un alliage dur et suffisant pour  la plupart de ses emplois est:  
EMI0002.0014     
  
    Carbone <SEP> 21/ <SEP> à <SEP> 3i/2 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>  Bore <SEP> 0,75 <SEP> à <SEP> 11/2 <SEP> % <SEP> " <SEP> "
<tb>  Nickel <SEP> 21/2 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> % <SEP> " <SEP>  
<tb>  Silicium <SEP> ne <SEP> dépassant <SEP> pas <SEP> 11/2% <SEP> " <SEP> "
<tb>  Soufre <SEP> <B>0,05%</B> <SEP> " <SEP> "
<tb>  Phosphore <SEP> " <SEP> <B>0,0,5%</B> <SEP> " <SEP> "       Le reste de l'alliage est du fer.  L'aluminium doit être exclu complète  ment, parce qu'une petite quantité déjà pro  voque une réduction sensible de la dureté.

    C'est pourquoi l'emploi d'un fer au bore fait  selon le procédé     thermitique,    qui pourrait  contenir une     quantité    appréciable d'alumine,  doit être évité. 1 % de cuivre dans l'alliage  en réduit la dureté.  



  Un tel alliage a une dureté d'au moins  700   Brinell et un point de fusion compris  entre 1065 et 1120' C.  



  Si le nickel est exclu, la dureté sera con  sidérablement réduite, mais restera cependant  au-dessus de 500   Brinell. L'alliage garde  ainsi encore assez de -dureté pour beaucoup  de buts.  



  Des alliages conformes à l'invention et  possédant des teneurs en carbone-bore telles  que citées ci-après auront en     absence    du  nickel les duretés suivantes:  
EMI0002.0018     
  
    Pourcents <SEP> en <SEP> poids <SEP> NTonotron <SEP> Diamond
<tb>  Brinell
<tb>  Carbone <SEP> 3,5 <SEP> 2,5I <SEP> 2,0 <SEP> 500
<tb>  Bore <SEP> 0,2 <SEP> 0,5 <SEP> 1,0
<tb>  Carbone <SEP> 3,25 <SEP> 2,5 <SEP> 600
<tb>  Bore <SEP> 0,5 <SEP> 1,0
<tb>  Carbone <SEP> 3,25 <SEP> 700
<tb>  Bore <SEP> l,0
<tb>  Carbone <SEP> 3,0 <SEP> 800
<tb>  Bore <SEP> 1,7       L'effet extraordinaire du nickel dans  l'alliage est démontré graphiquement au des  sin, où la courbe A montre l'augmentation      de la dureté pour des teneurs en nickel de  1 à 10% pour un alliage contenant 3 % de       carbone    et 1 % de bore.

   La courbe     B    montre  l'effet contraire pour la fonte de fer avec  une teneur d'environ 3 % en carbone, sans  bore, quand on ajoute du nickel. Dans les  deux exemples, le fer était pratiquement  exempt de soufre et de phosphore. L'exemple  A avait une teneur en silicium de 0,57 % et  l'exemple     B    de<B>0,5</B> %, ce qui serait plutôt  en faveur de l'exemple     .B    par rapport à la  dureté. On voit dans l'exemple A, pour la  teneur de 21 à 31/2 % en nickel, une aug  mentation subite et considérable de la dureté  pour l'alliage contenant du bore, tandis que  le contraire a lieu pour la fonte de fer sim  ple.

   Avec des     pourcents    supérieurs de bore,  la dureté dans la courbe A deviendrait plus  grande, la limite de l'utilité pratique étant  celle mentionnée plus haut.  



  L'alliage peut être     formes    en fondant les  éléments ensemble dans les proportions vou  lues. Un moyen d'introduction du bore peut  être le fer au bore exempt d'alumine et d'une  faible teneur en soufre et phosphore. Selon  une méthode préférée pour la formation de  l'alliage, on commence avec de la fonte grise  de bonne qualité     préférablement    d'une teneur  en carbone d'environ 3 % ou davantage, fonte  qui contient de 2 à 4 % de silicium et ne  contient ni phosphore, ni soufre, sauf     peut-          être    un maximum de<B>0,3%</B> -à<B>0,15%</B> respec  tivement et un faible     pourcent    de chrome,  qu'on trouve ordinairement presque toujours  dans la fonte.

   On fond ladite fonte en con  tact avec du borax et en présence de carbone  libre en la fondant dans un creuset en gra  phite ou en ajoutant du carbone libre et on  la tient fondue jusqu'à ce que la réduction  désirée du bore dans le borax par une réac  tion avec le carbone et une partie du silicium  et son absorption dans le fer ait eu lieu.  On peut     incorporer    le nickel dans la charge,  ou peut le fondre ensemble avec l'alliage     fer-          carbone-bore    formé d'abord.

   Le carbone dans  l'alliage formé devrait être dans sa forme  combinée, aucun graphite ne doit être présent,       excepté    de petites     traces    qui n'influencent    pas sensiblement la dureté de l'alliage et     1a     cassure doit être argentée et brillante.  



  On peut laisser couler l'alliage dans n'im  porte quelle forme ou le mettre en lingots  pour être refondu. Cependant, si l'on désire  l'employer pour le revêtement de     tubes    ou de  cylindres, il vaut mieux de le couler en  forme .de galettes sur une plaque de fer pour  qu'on puisse l'émietter     ensuite.    On le débar  rasse alors des pailles d'oxyde de fer et .de       corps        étrangers    en le traitant au jet de sable  et par un     .décapage    à l'acide, ou autrement.

    On casse alors les galettes en     miettes    d'une  grandeur convenable pour     les    charger dans  l'intérieur des tubes à revêtir et appliquer  le revêtement sur les parois intérieures des  tubes ou cylindres. par un dispositif à force  centrifuge.

Claims

REVENDICATION Alliage ferreux très :dur, caractérisé en ce qu'il est constitué par une fonte de fer contenant, outre le carbone, au moins du bore, cet alliage ne contenant pas de carbone graphitique en proportion susceptible d'in fluencer sur sa dureté, et ayant une dureté d'au moins 500 selon l'échelle Brinell, qui rend l'usinage de cet alliage impossible sauf par meulage et un point -de fusion ne dépas sant pas 11.50 C.

SOUS-REVENDICATIONS 1 Alliage suivant la revendication, caracté risé en ce qu'il contient, en poids., du car bone @de 2 à 4%, du bore, de 0,2 à 2i/2%, du silicium ne dépassant pas 21/2%, du soufre ne dépassant pas 0,1 % et du phos phore ne dépassant pas 0,3%, le point de fusion de cet alliage .étant entre 1065 et 1120 C.

2 Alliage suivant la. revendication, cararAé- . risé en ce qu'il contient, en poids, du car bone de 21/2 à ,31/2 %, du bore de 0,75 à 11/2 %, du silicium ne dépassant pas 21/2 %, du soufre ne dépassant pas 0,1 % et du phosphore ne dépassant pas 0,3 %, le point de fusion de cet alliage étant entre 1065 et 1120 C.

3 Alliage suivant la revendication, caracté ri6é en ce qu'il contient, en poids, du car bone de 2 à 4 %, du bore de 0,2 à 2i/2 %, du nickel de 11% @à 9 %, du silicium ne dépassant pas 211,/2 %, du soufre ne dé passant pas 0,1 % et du phosphore ne dépassant pas 0,3 %, cet alliage possédant une dureté au-dessus de 700 mesurée se lon l'échelle Brinell et un point de fusion entre 1065 et 1120 C.

4 Alliage suivant la revendication, caracté-> risé en ce qu'il contient, en poids, du car , boue :de 2i/2 à 31/2 %, du bore de 0,75 à 11/2 %, du nickel de 21/2 à 6 %, -du silicium ne dépassant pas 21/2 %, -du soufre ne dé passant pais environ 0,1 % et du phosphore ne dépassant pas<B>0,3%,</B> cet alliage possé dant une .dureté .dépassant 700 "'mesurée selon l'échelle Brinell et un point de fu sion entre 1065 et 1120 C. 5 Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il contient encore :du nickel et possède une dureté surpassant 800 me surée selon l'échelle Brinell.