<B>Ressort moteur, notamment pour mouvement de montre.</B> La présente invention a. trait aux ressorts moteurs, dont un exemple typique est. le res sort. moteur des montres, cas particulier qui présente dans la pratique des problèmes parti culièrement difficiles à résoudre en ce sens que l'espace restreint et des considérations relatives à la durée de service probable font qu'un tel ressort doit être capable d'emmaga siner une grande quantité d'énergie sous un faible volume et que des opérations répétées de remontage et de déroulement qui inter viennent pendant. toute la durée de service de la montre doivent représenter l'accumulation et la mise en liberté de quantités d'énergie sensiblement identiques.
Une caractéristique des ressorts moteurs de ce genre réside dans le fait que, pendant leur utilisation, ils sont soumis à des condi tions de charge continues et que, par cons truction et en vue de l'économie, la charge à laquelle le ressort est soumis à la fin du re montage est voisine des limites de la. résis tance mécanique du métal, le facteur de sécu rité minimum possible étant. admis.
Antérieurement à l'invention, les ressorts moteurs de montres ont généralement été faits en acier à ressort de haute teneur en carbone, car on avait constaté que ce métal seul possé dait les combinaisons nécessaires de propriétés de résistance mécanique et de ténacité élevées qui sont nécessaires pour emmagasiner les quantités requises d'énergie dans le faible espace dont on dispose. L'acier à ressort cou- ramment utilisé pour les ressorts moteurs de montres possède une limite d'élasticité ou d'al longement de l'ordre de 163 kg/mm2 et un module d'élasticité de 10,6 X 1011 dynes par centimètre carré.
Deux défauts ,des ressorts moteurs en acier pour montres sont depuis longtemps connus. L'un d'eux est sa tendance à la corrosion en présence d'humidité. Comme les ressorts de montres sont soumis en service à des efforts voisins de leur charge de rupture, la. plias légère corrosion est sujette à provoquer leur rupture. Un second défaut est da tendance de ces ressorts à se déformer d'une manière perma nente, ce qui diminue leur longueur effective et la quantité d'énergie qu'ils sont capables d'emmagasiner. Ce défaut de l'acier à ressort est dû au fait que sa limite d'allongement proportionnel, appelée ci-après limite pro portionnelle dans un but de concision, est. de beaucoup inférieure à. sa limite d'élasticité.
La limite proportionnelle de l'acier à ressort de montre ordinaire n'est que .de 124 kg/mm2 environ, de sorte que toute fatigue excédant cette valeur occasionne une déformation per manente et, comme moindre inconvénient, di minue le temps pendant lequel la montre fonctionne à chaque remontage complet et mo difie l'exactitude en raison de la diminution du couple moyen transmis ai--t rouage pendant le déroulement et l'entraînement.
L'invention a pour but d'éviter l'un et l'autre de ces défauts et a pour objet un res sort moteur, notamment pour mouvement de montre, caractérisé par ce qu'il est fait d'un ruban métallique non magnétique, non magné- tisable;
résistant. à la corrosion sous condi tions atmosphériques, ayant. une dureté Vickers supérieure à 480, uné limite propor tionnelle d'au moins 134 kg/mm2, une limite d'élasticité pour un décalage de 0,02% d'au moins 158 kg/mm2 et un module d'élasticité d'au moins 20 X 1011 dynes/cm2, ce ruban étant en un alliage .contenant 20 à 501/o de cobalt, 20 à 371/o de chrome et de molybdène combinés, dont la quantité du chrome est de 15 à 30% et celle du molybdène -de 1 à 101/o,
20 à 50 % de nickel, fer et manganèse com- binés, dont la quantité du nickel est plus grande que celle du fer, et dont la.
quantité du manganèse est inférieure à 5%, 0,05 à 0,30 % de carbone, et au plus 1,2 % d'élé- ments présents à. titre d'impuretés.
Cet alliage peut contenir,du béryllium. De préférence, ladite dureté Vicker s du ruban métallique est d'au moins 575 et sa limite proportionnelle d'au moins 141 kg/mm2, 176 kg/mm2, l'alliage du ruban contenant 28 à 45 % de cobalt, 24 à 35 % de chrome et de molybdène -combinés,
dont 5 à 7% de molyb- dène, 25,5 à 40,3% de nickel, fer et manga- nèse, 0,08 à 0,22% de carbone et au plus 0,
51/o -d'éléments présents à, titre d'impuretés, la réduction d'épaisseur dit. alliage par lami nage à froid étant au moins 800/0.
La dureté Vickers du ruban métallique peut être de 600 ou même davantage et sa li mite proportionnelle d'au moins 162 kg/ mm2, sa limite d'élasticité d'au moins 190 kg/mm-2, l'alliage du ruban contenant 401/o de cobalt, 20% de chrome, 71/o de molybdène, 15,5% de nickel,
15% de fer, 2% de manganèse, la réduction d'épaisseur dudit alliage par lami nage à froid étant au moins 900/0.
L'alliage recuit contient des constituants précipitables qui, pendant le vieillissement, développent de la dureté et de la résistance mécanique dans le ressort.. Les traitements de l'allongement à froid et du vieillissement à la température de précipitation qui lui fait suite non seulement durcissent l'alliage, mais augmentent aussi grandement la charge de rupture et la limite proportionnelle.
La résis tance mécanique inhérente à la matrice ou alliage ide base composé de cobalt et de chrome, combinée à l'accroissement de résis tance qui résulte de l'allongement à froid suivi du vieillissement, aboutit au développement d'une résistance à la traction au moins égale à celle d'un acier habituel à ressort moteur de montre et d'une limite .proportionnelle nota blement supérieure à celle de cet acier.
Il en résulte que le ressort moteur ainsi obtenu peut recevoir la. même section trans versale, la même longueur et la. même cour bure spirale initiale qu'un ressort moteur de montre en acier habituel, de sorte qu'il le remplace exactement, qu'il se loge dans le même espace et qu'il fonctionne initialement au moins aussi bien que ce ressort d'acier à tous les points de vue essentiels, tout en pré sentant le grand avantage de ne pas être sujet à. se détériorer par corrosion ou défor mation permanente, ni être sensible aux champs magnétiques.
Ci-après est donnée, à titre d'exemple, une liste d'alliages utilisables pour les ressorts conformes à l'invention.
EMI0003.0001
<I>Tableau <SEP> I:</I>
<tb> Alliage <SEP> Or <SEP> + <SEP> Ni <SEP> +Fe
<tb> N <SEP> Co <SEP> Mo <SEP> Or <SEP> Mo <SEP> + <SEP> Mn* <SEP> Ni <SEP> Fe <SEP> Mn <SEP> C <SEP> Be
<tb> 1 <SEP> 45 <SEP> 29,5 <SEP> 22,5 <SEP> 7 <SEP> 25,5 <SEP> 15 <SEP> 8,5 <SEP> 2 <SEP> 0,09 <SEP> 2 <SEP> 40 <SEP> 32 <SEP> 25 <SEP> 7 <SEP> 28 <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> 2 <SEP> 0,16 <SEP> 0,04
<tb> 3 <SEP> 40 <SEP> <B>2</B>7 <SEP> 20 <SEP> 7 <SEP> 33 <SEP> 15,5 <SEP> 15 <SEP> 2 <SEP> 0,11
<tb> 3A <SEP> 40 <SEP> <B>2</B> <SEP> 7 <SEP> 20 <SEP> 7 <SEP> 33 <SEP> 15,5 <SEP> 15 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 0,02
<tb> 4 <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> 32 <SEP> 25 <SEP> 7 <SEP> 33 <SEP> 20 <SEP> 11,5 <SEP> 1,5 <SEP> 0,10 <SEP> 0,03
<tb> 4:
1 <SEP> 35 <SEP> 32 <SEP> 25 <SEP> 7 <SEP> 33 <SEP> 30 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5 <SEP> 0,13 <SEP> 0,03
<tb> 5 <SEP> 34 <SEP> 31 <SEP> 25 <SEP> 6 <SEP> 35 <SEP> 32 <SEP> 2 <SEP> 0,1-1 <SEP> 0,08 <SEP> 6 <SEP> 30 <SEP> 32 <SEP> 26 <SEP> 6 <SEP> 38 <SEP> 31 <SEP> 6 <SEP> 1 <SEP> <B>0</B>,23 <SEP> 0,02
<tb> 7 <SEP> 31 <SEP> 29 <SEP> 23 <SEP> 6 <SEP> 40 <SEP> 35 <SEP> 4,5 <SEP> 0,8 <SEP> 0,09 <SEP> 8 <SEP> -10 <SEP> 3 <SEP> 7 <SEP> 30 <SEP> 7 <SEP> 23 <SEP> 16 <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 0,13 <SEP> 20 <SEP> 32 <SEP> 25 <SEP> 7 <SEP> 48 <SEP> 35 <SEP> 10 <SEP> 2 <SEP> 0,06 <SEP> 0,03
<tb> 10 <SEP> 40 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 35 <SEP> 22 <SEP> 10 <SEP> 2 <SEP> 0,04 <SEP> 0,03 <B>'</B> Les chiffres donnés pour Ni + Fe + 11n sont indiqués pour l'emploi du diagramme ternaire.
Dans cette liste, les alliages contenant du bériyllium sont utilisables pour des ressorts moteurs des montres si le pourcentage du béryllium est moindre que 0,020/0 ainsi que ceux dont cet élément est absent. Parmi ces alliages, les N " 1 à. 7 inclus ont été trouvés extrêmement satisfaisants pour la fabrication des ressorts moteurs pour montres, et les N 3 8 à 10 inclus sont suscep tibles de recevoir la même application. titre comparatif, on indiquera le comporte ment d'une autre série d'alliages ne conve nant Pas pour le but visé.
EMI0003.0011
<I>Tableau <SEP> IA:</I>
<tb> Alliage <SEP> Go <SEP> Gr+ <SEP> Cr <SEP> Mo <SEP> Ni+Fe <SEP> Ni <SEP> Fe <SEP> Mn <SEP> C <SEP> Be
<tb> N <SEP> Mo <SEP> + <SEP> Mn
<tb> 11 <SEP> 50 <SEP> 32 <SEP> 25 <SEP> 7 <SEP> 18 <SEP> 16 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 0,09 <SEP> 12 <SEP> 20 <SEP> 46 <SEP> 40 <SEP> 6 <SEP> 34 <SEP> 20 <SEP> 12 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 0,05
<tb> 13 <SEP> 20 <SEP> 26,3 <SEP> 22,6 <SEP> 3,7 <SEP> 52 <SEP> 26,3 <SEP> 25 <SEP> 0,72 <SEP> 0,06 <SEP> 14 <SEP> 40 <SEP> 16 <SEP> 10 <SEP> 6 <SEP> 44 <SEP> 30 <SEP> 12 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 0,04
<tb> 15 <SEP> 56 <SEP> 22 <SEP> 15 <SEP> 7 <SEP> 21,5 <SEP> 4,5 <SEP> 15 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 0,01
<tb> 16 <SEP> 55 <SEP> 34,5 <SEP> 27,5 <SEP> 7 <SEP> 10,5 <SEP> 8,5 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - Dans les tableaux ci-.dessus et les suivants,
les quantités indiquées pour le cobalt, le chrome, le nickel, le molybdène, le fer et le manganèse sont les quantités calealées en poids (vérifiées précises par l'analyse), alors que le carbone est. la. valeur analytique.
Les alliages N 8 4 et 4A ont. la même com position ternaire ; dans le N 4, il y a 200/0 de Ni avec 11,51/o de Fe; dans le N 4A, il y a 30 0/0 de Ni avec 1,5 % de Fe. L'alliage N 8 est utilisable, mais inférieur aux alliages N e <B><I>1</I></B> à 7, en raison de sa teneur élevée en Cr + Mo et de sa faible teneur en.
plastifiant Ni + Fe + Mn. L'alliage N 9 possède le mi- nimum de Co et ne contient que 0,08 % de C. Il est en principe utilisable, mais une modifi cation consistant à élever sa teneur en car- bone à 0,
2% est désirable. L'alliage N 10 ne contient pas de Mo et sa charge de rupture est faible.
On connaît des alliages à base de cobalt et de chrome qu'on utilise .comme pièces fon dues pour la prothèse .dentaire, les outils de coupe inoxydables, les pièces devant conser- ver leur forme et leur résistance mécanique aux températures élevées, comme les soupapes des moteurs à combustion interne, etc., les opérations de façonnage finales consistant en un forgeage à chaud ou en une rectification à. la meule.
<B>Il</B> est en outre connu d'introduire d'autres éléments dans ces alliages fondamentaux; par exemple, on a introduit du molybdène dans ceux de ces alliages qui ont été utilisés pour des pièces de prothèse dentaire, et le tungstène a été incorporé à ceux de ces alliages qui sont destinés à des outils de coupe, à des revêtements de soupapes ou de tiroirs, etc., en vue d'améliorer la dureté et la résistance à l'abrasion. Il est notoire que les alliages ainsi modifiés peuvent atteindre des résistances mécaniques et duretés presque aussi élevées que celles des aciers à haute teneur en carbone traités thërmiquement, mais, à la connaissance de l'inventeur, aucun d'eux n'avait été utilisé avec succès pour rem placer les ressorts en acier au carbone.
L'inventeur a découvert que, par des sé lections corrélatives convenables des condi tions afférentes à la composition, au travail mécanique et aux traitements thermiques, es alliages qui contiennent le cobalt et le chrome dans des proportions propres à assurer une bonne résistance mécanique desdits alliages à l'origine, peuvent être travaillés et traités de telle sorte que leurs propriétés de résistance mécanique augmentent et deviennent égales, sinon supérieures, à celles qui .peuvent être dé veloppées avec d'excellents aciers habituels pour ressorts de montres, et qu'on peut, par ce moyen,
-fabriquer des ressorts moteurs d'horlogerie qui possèdent des propriétés ini tiales au moins égales à celles d'un ressort d'acier habituel de mêmes @dimeusions et qui sont, capables d'éviter la corrosion et la d6for- mation permanente, de sorte que leur durée probable est de beaucoup supérieure à celle du ressort auquel ils sont substitués.
Il est préférable de fondre le cobalt, le nickel et le fer dans un four à induction à haute fréquence et d'ajouter alors le chrome sous forme de ferroelirome et le molybdène sous forme de ferromolybdène. Le rnangarrèsP est de préférence ajouté sous forme d'un ferro-alliage contenant environ 801/o de man ganèse. Après que l'alliage a été fondu et amené à la température convenable, on ajoute un peu d'aluminium et un peu d'alliage de calcium-silicium en vue de la désoxydation.
On écume le laitier et fond le lingot; des lin gots de 2,5 à 45 kilogrammes ont été fabri qués dans la pratique.
Le lingot est alors forgé à chaud et con verti par laminage à, chaud en plaque oui barre d'épaisseur telle que le travail à chaud cesse d'être économique. La. plaque peut être ainsi réduite à une épaisseur de 1,27 mrr, mais une épaisseur de 6,25 à 5,08 mm est pré férable dans ,la pratique. Le travail à chaud est effectué à des températures supérieures au rouge, avec une préférence pour les tem pératures voisines de 1090 C. Ce traitement est suivi .d'un recuit d'homogénéisation â 1150 à 1200 C.
On indiquera ci-après la. dureté acquise par quelques-uns des allia-es précédemment énumérés à la suite du recuit d'homogénéisa tion (à partir de 1150 C) ayant fait suite au travail à chaud
EMI0004.0022
<I>Tableau <SEP> II:</I>
<tb> Alliage <SEP> N <SEP> Dureté <SEP> Vickers
<tb> 3 <SEP> 225
<tb> 5 <SEP> 227
<tb> 7 <SEP> 217
<tb> 8 <SEP> 274
<tb> 11 <SEP> 247
<tb> 16 <SEP> 285 La bande est alors laminée à, froid à la température ambiante jusqu'à. une épaisseur de 2,54 mm, cette réduction d'épaisseur étant. suivie d'un nouveau recuit d'homogénéisation, lui-même suivi d'une nouvelle réduction, par .laminage à froid, à 1,02 mm.
Un dernier re cuit d'homogénéisation a été effectué à partir de 1150 C et le laminage à froid final a alors réduit la bande ou ruban à une épaisseur de 0,1118 mm. A ce stade, les propriétés de ré sistance mécanique étaient celles indiquées dans le tableau III ci-après. <I>Tableau III:
</I> bans ce tableau et les tableaux et la des cription qui suivent, 13éd signifie la réduction d'épaisseur en /o, TS représente da charge de rupture, PL la limite proportionnelle, YS la limite d'élasticité, Mod le module d'élasticité et VIIN l'indice de dureté Viclcers. TS, PL et YS sont exprimés en kg/mm= et Mo,d en (1viles/em'X 1011.
YS a été indiqué avec un déca.lag'e de 0,02 /0 (allongement permanent dis la, limite de la proportionnalité). Les épreuves<B>(le</B> flexion, (lui donnent une indica tion (le la ténacité, ont consislé en une flexion de l80 autour d'arbres du diamètre spécifié.
EMI0005.0021
11N <SEP> ge <SEP> Réd. <SEP> TS <SEP> PL <SEP> YS <SEP> Mod <SEP> <B><I>UN</I></B>
<tb> 1 <SEP> 89,2 <SEP> 206 <SEP> 86 <SEP> 117 <SEP> 17,8 <SEP> 530
<tb> 2 <SEP> 92 <SEP> 207 <SEP> 100 <SEP> 122 <SEP> 1.6,3 <SEP> 497
<tb> 3 <SEP> 92,7 <SEP> 202 <SEP> 91 <SEP> 110 <SEP> 17,1 <SEP> 551
<tb> 3A <SEP> 90 <SEP> 207 <SEP> 82 <SEP> 100 <SEP> 1.9 <SEP> 535
<tb> 4 <SEP> 92,7 <SEP> 191 <SEP> 10<B>9</B> <SEP> 125 <SEP> 15,<B>6</B> <SEP> 51<B>6</B>
<tb> 411. <SEP> 92,7 <SEP> 200 <SEP> 95 <SEP> 115 <SEP> 18 <SEP> 481
EMI0005.0022
Alliage <SEP> Réd.
<SEP> TS <SEP> PL <SEP> YS <SEP> Mod <SEP> VHN
<tb> N
<tb> 5 <SEP> 89 <SEP> non <SEP> déterminés
<tb> <B>6</B> <SEP> 89 <SEP> 182 <SEP> 105 <SEP> 129 <SEP> 15,1 <SEP> 485
<tb> 7 <SEP> 89 <SEP> non <SEP> déterminés
<tb> 8 <SEP> 78,5 <SEP> 212 <SEP> 93 <SEP> 122 <SEP> 17,<B>6</B> <SEP> 53<B>6</B>
<tb> 9 <SEP> 92,7 <SEP> 17<B>6</B> <SEP> 99 <SEP> 124 <SEP> 1<B>6</B>,2 <SEP> 475
<tb> 10 <SEP> 92,7 <SEP> <B>185</B> <SEP> 100 <SEP> 123 <SEP> 16,<B>6</B> <SEP> 466
<tb> 11 <SEP> 57 <SEP> 197 <SEP> 79 <SEP> 107 <SEP> 19,4 <SEP> 542
<tb> 12 <SEP> n'ont <SEP> pas <SEP> pu <SEP> être <SEP> laminés <SEP> à <SEP> chaud
<tb> 13 <SEP> 89 <SEP> non <SEP> déterminés
<tb> 14 <SEP> 11'011t <SEP> pas <SEP> pu <SEP> être <SEP> laminés <SEP> à <SEP> chaud
<tb> 15 <SEP> 66,6 <SEP> 18<B>6</B> <SEP> 118 <SEP> 148 <SEP> 1<B>6</B>,
9 <SEP> 515
<tb> 1<B>6</B> <SEP> 57 <SEP> <B>187</B> <SEP> 83 <SEP> 108 <SEP> 19,<B>6</B> <SEP> . <SEP> 57<B>6</B> <I>(Nota:</I> Les alliages N y 11, 15 et 16 ont été difficiles à laminer à, froid en raison de la faible quantité de plastifiant, .et les réduc tions spécifiées sont des limites pratiquement admissibles.) lies rubans ont alors été soumis à un vieil lissement à 480 pendant 5 heures et les essais ont donné les résultats suivants:
EMI0005.0029
<I>Tableau <SEP> IV:</I>
<tb> Propriétés <SEP> de <SEP> résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> Diamètre <SEP> des <SEP> éprouvettes <SEP> de <SEP> flexion
<tb> 1;S <SEP> PL <SEP> YS <SEP> Mod <SEP> VHN <SEP> Flexion <SEP> Rupture <SEP> Rupture
<tb> totale <SEP> partielle <SEP> totale
<tb> 1 <SEP> 262 <SEP> 171 <SEP> 198 <SEP> 21 <SEP> <B>6</B>77 <SEP> 3,175 <SEP> 2,413 <SEP> 1,905
<tb> 2 <SEP> 274 <SEP> 1<B>6</B>2 <SEP> 192 <SEP> 20,4 <SEP> 790 <SEP> 3,175 <SEP> - <SEP> 2,413
<tb> 3 <SEP> 255 <SEP> 175 <SEP> 194 <SEP> 20,1 <SEP> <B>6</B>95 <SEP> 3,175 <SEP> 2,413 <SEP> 1,905
<tb> 3A <SEP> 262 <SEP> 187 <SEP> 204 <SEP> 19,8 <SEP> 690 <SEP> 3,175 <SEP> 2,413 <SEP> 1,905
<tb> 4 <SEP> 244 <SEP> 142 <SEP> 188 <SEP> 20,7 <SEP> <B>6</B>23 <SEP> 3,175 <SEP> 2,413 <SEP> 1,905
<tb> 411 <SEP> <B>252</B> <SEP> 1.45 <SEP> 189 <SEP> 21,
3 <SEP> 579 <SEP> 3,175 <SEP> 2,413 <SEP> 1,905
<tb> 5 <SEP> 255 <SEP> 162 <SEP> 193 <SEP> 21,5 <SEP> <B>6</B>73 <SEP> 2,413 <SEP> 1,905 <SEP> 1,524
<tb> 6 <SEP> 23<B>6</B> <SEP> 157 <SEP> 184 <SEP> 20,3 <SEP> 664 <SEP> 3,175 <SEP> - <SEP> 2,413
<tb> 7 <SEP> , <SEP> 222 <SEP> 159 <SEP> 183 <SEP> 21,1 <SEP> <B><I>6</I></B>60 <SEP> 1,01<B>6</B> <SEP> - <SEP> 0,813
<tb> 8 <SEP> 268 <SEP> 175 <SEP> 205 <SEP> 20,8 <SEP> 700 <SEP> 2,413 <SEP> 1,905 <SEP> 1,524
<tb> 9 <SEP> 254 <SEP> 141 <SEP> 179 <SEP> 20,3 <SEP> <B>6</B>02 <SEP> 2,413 <SEP> 1,905 <SEP> 1,524
<tb> 10 <SEP> 22<B>6</B> <SEP> 134 <SEP> 1<B>6</B>0 <SEP> 20,4 <SEP> 486 <SEP> 2,413 <SEP> - <SEP> 1,905
<tb> 11 <SEP> 234 <SEP> 1<B>6</B>0 <SEP> 189 <SEP> 22,3 <SEP> 713 <SEP> 3,175 <SEP> 2,413 <SEP> 1,905
<tb> 13 <SEP> 201 <SEP> 137 <SEP> 1.62 <SEP> 19,8 <SEP> 570 <SEP> 0,813 <SEP> - <SEP> - <I>(Nota:
</I> L'alliaâe N 13 ne posede qu'une faible résistance et une faible .dureté. Les alliages N g 15 et 16 étaient trop fragiles pour les essais.) L'alliag-c contient environ 20 à<B>50%</B> de cobalt et environ 15 à. 301/0 de chrome, avec 20 à, 50 /o (1e constituants ramollissants on plastifiants, comprenant (au moins du nickel).
En général, ces constituants sont présents sous forme de 20 à 50% de cobalt,
de 20 à 37% de chrome et de .molybdène combinés (le molybdène constituant 1 â 10% cle l'alliage)
et 20 â 50% de nickel, de fer et de mailba- nèse combinés (le pourcentage de nickel étant supérieur â celui du fer,
dont la proportion peut varier de traces négligeables à un maxi- mùni de 15 %, et le pourcentage .de manga- nèse étant compris entre une fraction rési- duelle et 5%)
et une teneur en carbone d'en- viron 0,05 à 0,3 %. Le béryllium peut être présent en faibles quantités, des teneurs par- ticulières de 0,01 à 0,
09 % s'étant avérées comme avantageuses pour les ressorts moteurs de montres. Le reste est composé des impu retés qui accompagnent les métaux introduits ou qui résultent des opérations (le fusion. Elles ne doivent pas comprendre plus de 0,05% d'azote (celui,ci étant efficace à titre de substituant partiel pour le carbone).
Le silicium résiduel de la désoxydation qui inter vient pendant ,la fusion peut être toléré jus- qu'à 0,5 % et, clans le cas de quelques alliages,
jusqu'à 1% lorsque la teneur- en fer es' élevée. Le total de ces éléments concurrents et résiduels est ainsi inférieur à environ 1,2 01o.
Les compositions actuellement préférées, assurant -les conditions de douceur les plus favorables à l'état recuit d'homogénéisation, le développement .de la résistance mécanique pendant le travail à froid et le vieillissement subséquent et .des propriétés supérieures à celles de .l'acier à ressort moteur de montre habituel, comprennent 28 à 45 % de cobalt,
24 à 35 % de chrome et de molybdène com- binés (dont 5 à 7 % de molybdène) et 15 à 32% de nickel,
fer et manganèse combinés (le nickel prédominant sur le fer et le manga nèse étant présent à raison (le 0,5 à 20/0). En ce qui concerne les autres constituants, l'al- lianle possède environ 0,08 à 0,22% de car- bone; 0 à 0,09% de béryllium;
de préférence moins d'environ 0,15 .à 0,25% de silicium; moins de 0,05% de chacun .des éléments phos phore et soufre; avec ,des traces insignifiantes d'autres éléments.
Le total de ces éléments concurrents et résiduels est inférieur à 0,51/o. Le cobalt est un des constituants de base destinés à conférer de la résistance inécani- que. En général, la résistance mécanique s'ae- croît avec la teneur en cobalt, mais des pro portions excessives de cet élément élèvent la dureté au point que les caractéristiques de travail â froid cessent d'être satisfaisantes, étant donné que les propriétés .de résistance finales ne peuvent .plus être développées.
De plus, il est généralement admis que le cobalt constitue avec le chrome un composé inter métallique qui fournit un constituant de dur cissement et (le renforcement pendant le vieil- lissemeilt.
Le chrome contribue à un degré très im portant à la résistance à la corrosion et co opère avec le molybdène en ce sens que l'accroissement de 1'111l quelconque ou de cha cun de ces éléments, au-dessus (les valelii-s minima spécifiées, .donne lieu à un accroisse ment de la résistance mécanique et de la du reté, de sorte que ils somme (les teneiii-s en chrome -et en molyb.dène est déterminante lorsque ces éléments sont tous dent présents.
Le molybd%ne .est un élément de renfor- cement très efficace tant pour son effet sur l'alliage .de base que pour son effet sur le vieillissement.
Les plastifiants .du groupe composé du nickel, <B>(lu</B> fer et .c111 manganèse sont eonsi- clérés comme (les adoucissants de la coinposi- tion à L'état recuit.
En d'autres termes, un alliage binaire qui serait composé seulement de cobalt et ,de chrome, même si les rapports entre ces dent éléments sont ceux qui coil- viennent pour le développement (le la résis tance mécanique par travail à froid et vieil lissement, conformément aux études (le l'in venteur,
ne se laisse pas surfisaniiiient. bien travailler à froid pour acquérir les propriétés supérieures de résistance mécanique qui peu vent' être obtenues avec le présent alliage, mai,,;
l'addition de tels plastli'iants a pour effet de .diminuer la dureté de l'alliage recuit, et il devient ainsi possible de développer les résistances d'écrouissafvo avant que la (fureté qui résulte du. laminage à froid ait atteint des valeurs qui rendent tout travail à froid supplémentaire pratiquement impossible. En général, le nickel est par lui-même efficace et on peut l'utiliser sans l'adjonction de quan tités appréciables de fer ou de manganèse.
Dans la pratique, le fer peut être appliqué à titre de remplacant mineur du nickel et avec le grand avantage économique que le chrome, le moh-bdène et. -le manganèse peuvent être introduits sous forme des ferro-alliages cor respondants, dont le prix, rapporté au poids du chrome et. du molybdène, est moindre, outre qu'ils possèdent des points de fusion plus faibles et facilitent ainsi la fusion. Le fer n'est toutefois pas admissible en tant que substituant total :du nickel à cause de la for mation d'écailles ou pailles de fer aux hautes températures, et il convient, que sa. teneur soit tenue au-dessous de celle du nickel.
Le man- ganèse est un bon désoxydant pendant le brassage et se comporte aussi comme un agent. propre à surmonter tout effet nuisible du soufre; dans l'alliage final, le manganèse résiduel coopère avec le nickel pour conférer la douceur ou le caractère ouvrable désirés;
il peut y en avoir jusqu'à o % sans effet nuisi- ble, mais il ne semble pas qu'on ait aucun avantage particulier à ce que la teneur de l'alliage en cet élément, dépasse 21/o environ.
La préférence pour les teneurs en carbone de 0,08 à 0,22% a été indiquée par les com- positions optima ci-dessus.
L'effet du carbone est mis en évidence par des alliages autrement identiques provenant de deux masses fondues de l'alliage N 3, parmi lesquelles :l'alliage 3A, avait une teneur en carbone de 0,05% et l'alliage 3B une teneur en carbone de 0,091/o. L'état laminé à froid est celui donné par 1e_ recuit suivi d'un .laminage à froid, et l'état vieilli est. le même, mais après 5 heures de, vieillissement à 480 C.
EMI0007.0042
<I>Tableau <SEP> V:</I>
<tb> Alliage <SEP> Condition <SEP> TS <SEP> PL <SEP> YS <SEP> Mod <SEP> VHN
<tb> No
<tb> A <SEP> laminé <SEP> à <SEP> froid <SEP> 182 <SEP> 94 <SEP> 119 <SEP> 15,4 <SEP> 519
<tb> B <SEP> 184 <SEP> 95 <SEP> 116 <SEP> 16,1 <SEP> 531
<tb> A <SEP> vieilli <SEP> 229 <SEP> <B>1</B>36 <SEP> 171 <SEP> 20,3 <SEP> 635
<tb> B <SEP> 240 <SEP> 154 <SEP> 181 <SEP> 20,2 <SEP> 681
<tb> Effet <SEP> de <SEP> 0,04 <SEP> % <SEP> C <SEP> 11 <SEP> 18 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 46 On voit qtt'tme amélioration très nette est apportée à la limite proportionnelle, dont dé pendent la propriété du ressort d'être ou non sujet à des déformations permanentes en ser vice et l'amplitude de ces déformations.
Le terme recuit d'homogénéisation , tel qu'il est utilisé ici, définit l'opération consis tant à chauffer la masse à une température à laquelle une homogénéisation apparente se produit, c'est-à-dire à laquelle les consti tuants de précipitation sont mis en solu tion; ainsi que le refroidissement auquel la masse homogénéisée est. soumise en vue de fixer cet état. Le refroidissement doit être assez rapide pour empêcher la précipita tion desdits constituants, on le vieillissement. prématuré, pouvant donner lieu à une dureté et à une résistance an travail à froid indési rables.
Dans la pratique, l'alliage devra être soumis à un traitement. initial de recuit d'ho mogénéisation à et à partir d'une tempéra ture de 1090 à 1260 C, et de préférence de 1149 à. 1177 C, et les autres recuits d'honto- Éyénéisation (intermédiaires et final) peuvent ensuite être effectués à et à partir de tempé ratures aussi basses que 980 (1, quoique de préférence comprises entre 1090 et 1150 C.
Le refroidissement rapide de sections plus épaisses que 5 mm exige la trempe à. l'eau, alors que des sections plus minces peuvent efficacement et phis commodément être re froidies dans l'air. L'effet du chauffage est d'adoucir l'alliage et de l'amener à l'état voulu pour le travail à froid, de provoquer la mise en solution de certains constituants secondaires et de favo riser la production d'une structure homogène ayant une disposition cubique à faces cen trées, ainsi que d'amener l'alliage à l'état où il se prête le mieux au durcissement par vieil lissement.
L'effet de la température au cours du recuit d'homogénéisation est mis en évidence par l'alliage N 3 qui possédait une dureté Vickers de 240 avant le laminage à, froid et a alors été réduit de 50 oio par laminage à froid, puis soumis au recuit-trempe.
EMI0008.0007
<I>Tableau <SEP> VI:
</I>
<tb> Temp. <SEP> <SEP> C <SEP> Temps <SEP> VHN
<tb> Témoin <SEP> laminé <SEP> à <SEP> froid <SEP> jusqu'à <SEP> 50 <SEP> %
<tb> de <SEP> réduction <SEP> d'épaisseur <SEP> 468
<tb> 650 <SEP> 30 <SEP> minutes <SEP> 550
<tb> 705 <SEP> <SEP> <SEP> 485
<tb> 760 <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 455
<tb> 815 <SEP> <SEP> <SEP> 412
<tb> 870 <SEP> <SEP> <SEP> 343
<tb> 980 <SEP> <SEP> <SEP> 302
<tb> 1150 <SEP> <SEP> <SEP> 240 Il ressort .de ce tableau que le laminage à froid a élevé la dureté de 240 à 468 et que la dureté a. subi un nouvel accroissement par le traitement à 650 et 705 C, alors que le chauf fage. à 760 C l'adoucissait très peu.
Aux tem pératures successivement croissantes, l'adou cissement intervient, un degré d'adoucisse ment satisfaisant étant obtenu à 1150 C et un adoucissement utilement applicable à 980 C. Dans le cas d'alliages plus durs que l'alliage N 3, il est recommandable d'appli quer une température supérieure à 1150 C, mais il est bon d'éviter des températures excessives afin de réduire au minimum la for mation de pailles et des rugosités à la surface -de la barre ou plaque.
La dureté Vickers au début du laminage à froid final devra être inférieure à 300 (voir tableau II), des alliages d'une dureté aussi basse que 200 ayant permis d'obtenir des va- leurs de résistances finales satisfaisantes. L'accroissement de la dureté et de la résis tance est très rapide au début du .laminage à froid et est ensuite plus lent.
Par exemple, l'alliage N 3 a accusé sous des réductions d'épaisseur de 75, 80, 85 et 90% des duretés respectives de 510, 570, 580 et 590. Pour les ressorts moteurs de montres, il est préférable que la réduction à froid soit poussée aussi loin que possible et que la dureté Vickers soit au moins 450 (voir tableau III).
La réduction d'épaisseur du ruban destiné à ces .ressorts doit être .d'au moins 701/o et atteindra. de pré férence 8011/o, de bons résultats ayant. été obtenus au-dessus de 901/o.
Le but principal du vieillissement. est d'accroître la limite proportionnelle, la limite d'élasticité, la charge de rupture et le module d'élasticité. L'effet obtenu dépend jusqu'à un certain point de la composition de l'alliage et est aussi fonction du degré de réduction à froid, de ,l'épaisseur finale du ruban et de la durée et de la température du vieillissement.
La température appliquée pour le présent vieillissement varie de 260 à. 6:50 C. La pra tique actuelle est de chauffer de 370 à 620 C pendant des temps qui dépendent. de la température. Un chauffage de 5 heures à 480 C a donné une combinaison désirable de propriétés de résistance mécanique et. de té nacité. En général, la limite proportionnelle, la limite d'élasticité et la charge de rupture augmentent avec la température de vieillisse ment jusqu'à des températures de .l'ordre de 480 à 540 C, mais l'accroissement de ces pro priétés s'accompagne jusqu'à un certain point d'une diminution de ténacité.
Il faut en par ticulier éviter un vieillissement trop poussé, car un chauffage clé 5 heures au-dessus de 650 C, par exemple, effectue une diminution marquée clés propriétés de résistance sans que ceci soit compensé à un ,degré appréciable par une meilleure ductilité. Théoriquement, il semblerait qu'un état de solution solide sur saturée en constituants précipitables- pro duit par le recuit d'homogénéisation - est modifié par le vieillissement en ce sens que les particules de précipitation se présentent.
d'aii moins 20 X 1011 dytieS/cïn2, ce ruban étant en un alliage contenant 20 à 50% de cobalt, 20 à 37% de chrome et de molybdène combinés, dont la quantité du chrome est de 15 à 30% et celle du molybdène de 1 à 10%, 20 à 50% de nickel,
fer et manganèse com- binés, dont. la. quantité du nickel est. phis grande que celle du fer, et dont. la quantité du manganèse est inférieure à 50/0, 0,05 à 0,30% de carbone et au plus 1,2% d'éléments présents à titre d'impuretés.