Alliage. Les propriétés avantageuses de certains alliages du type comprenant essentiellement. une proportion majeure de nickel et une pro portion mineure de cuivre sont bien connues. Ces alliages contiennent de 25 à 351/o de cuivre, de 0,05 à 0,4 % de carbone, de 0,6 à 1,25 % de manganèse, de 0 à 3,
5 % de fer, le solde, à l'exception des impuretés, étant du nickel. Quand ces alliages sont destinés à la fabrication de pièces coulées, on leur ajoute ordinairement de 0,5 à 2,0 % de silicium, dans le double but d'obtenir des alliages qui se coulent bien et de donner une bonne résis tance aux pièces coulées.
Cette teneur en sili cium est supérieure à celle des alliages du type envisagé qui doivent être usinés pour obtenir la pièce désirée, et elle présente un inconvénient quand les pièces coulées doivent être soudées pendant leur fabrication ou pour leur préparation. En particulier, il se produit des fissures à chaud clans les pièces coulées, dans les zones adjacentes à la soudure, et ces fissures peuvent s'étendre dans la soudure elle-même. Si la teneur en silicium est réduite, la fissuration à chaud est, également réduite, mais alors l'alliage ne se coule pas bien. La tendance à la fissuration à chaud est accen tuée par la présence de petites quantités de plomb, métal qui contamine souvent les alliages.
La présente invention est basée sur la dé couverte que la tendance à la fissuration à chaud des alliages du type ci-dessus indiqué est considérablement réduite par la présence clé niobium, et l'alliage selon la présente in vention contient de 0,5 à 3 0/0 (de préférence 1.,75 à 2,25 %) de niobium pour 25 à 35 % de cuivre, 0,05 à 0,
4 % de carbone, 0,6 à 1,25 0/0 de manganèse et 0,5 à 2% (de préférence 1,2 à 1.,8 0/0) de silicium, le solde étant sensible ment du nickel;
il peut contenir- en outre jus- qu'à 3,5 % de fer. Par exemple, partant d'un alliage à 33 % de cuivre, 1,5 % de silicium, 0,
2 % de carbone, 0,8 % de manganèse, l % de fer, le solde, à l'exception des impuretés; étant.
du nickel, on peut lui incorporer du niobium, en une proportion de 1,75 à 2,25 % de l'alliage total, l'adjonction étant faite aux dépens de la teneur en nickel.
Le niobium réduit également les effets nui sibles du plomb et, apparemment, du soufre. L'alliage selon l'invention est particulièrement utile pour la confection de pièces coulées qui doivent. être soudées avec une formation mini mum de fissures à chaud, et il permet aussi d'augmenter la résistance à la fissuration pen dant la solidification et le refroidissement de la coulée.
Pour montrer les avantages résultant de l'invention, on donne ici les résultats obtenus clans des essais de soudure et de fissuration. Les essais sont. faits en formant une soudure entre deux barres coulées ayant une longueur de 76 mm et une section carrée de 25,4 mm de côté, la soudure étant faite le long de l'arête de 76 mm et formant une double rai- nure en forme de<B>V.</B> Deux profils de soudures sont faits en même temps sur les côtés alter nés du double<B>V</B> formés par les deux barres, et l'opération est répétée en laissant chaque fois suffisamment de temps entre les soudures pour que l'échantillon se refroidisse à une température inférieure à 40 C. Après la soudure, l'échantillon est coupé, poli, attaqué par un acide et examiné au microscope.
Les alliages utilisés dans ces essais présen taient tous la composition de l'exemple ci- dessus, sauf en ce qui concerne le silicium et le niobium dont les teneurs variaient.
Avec 1,5 % de silicium et sans niobium, le nombre moyen de fissures pour 25,4 mm était de 4,0. Avec 1,5 % de silicium et 2,0 % de niobium, ce nombre tombait à 1,0,
valeur suffisamment basse pour que la soudure des pièces puisse être considérée comme satisfai sante.
La variation du nombre de fissures avec la. teneur en niobium pour une teneur en sili- cium de 1,5 % est donnée dans le tableau sui- vant
EMI0002.0037
/o <SEP> Nb <SEP> Fissures <SEP> par <SEP> 25,4 <SEP> mm
<tb> 0 <SEP> 3,5
<tb> 2,0 <SEP> 1,0
<tb> 2,5 <SEP> 1,4
<tb> 3,5 <SEP> 3,0 Avec 1,
25 % de silicium, on obtient les valeurs suivantes
EMI0002.0046
/o <SEP> Nb <SEP> Fissures <SEP> par <SEP> 25,4 <SEP> mm
<tb> 1,25 <SEP> 2,2
<tb> 9,0 <SEP> 0
<tb> ?,.';
<SEP> 0,7 Même quand les alliages sont contaminés par du plomb, la présence de niobium est avantageuse. Ainsi, on a obtenu les résultats suivants avec des alliages contenant 1,5 % de silicium, auxquels on a ajouté volontairement du plomb
EMI0002.0056
<U> /o <SEP> Pb <SEP> 1o</U> <SEP> Nb <SEP> Fissures <SEP> <U>pa</U>r <SEP> 25,4 <SEP> mm
<tb> 0,005 <SEP> 0 <SEP> 5
<tb> 0,005 <SEP> 2,0 <SEP> 2
<tb> 0,01 <SEP> 0 <SEP> 12
<tb> 0,01 <SEP> 2,0 <SEP> 4 Dans chaque cas, la présence de niobium réduit non seulement le nombre,
mais aussi la longueur et la largeur des fissures.
Alloy. The advantageous properties of certain alloys of the type comprising essentially. a major proportion of nickel and a minor proportion of copper are well known. These alloys contain 25 to 351 / o copper, 0.05 to 0.4% carbon, 0.6 to 1.25% manganese, 0 to 3,
5% iron, the balance, except for impurities, being nickel. When these alloys are intended for the manufacture of castings, they are usually added from 0.5 to 2.0% silicon, for the dual purpose of obtaining alloys which cast well and of giving good strength to the parts. castings.
This silicon content is higher than that of the alloys of the type contemplated which must be machined to obtain the desired part, and it presents a drawback when the castings must be welded during their manufacture or for their preparation. In particular, hot cracks occur in castings in areas adjacent to the weld, and these cracks can extend into the weld itself. If the silicon content is reduced, hot cracking is also reduced, but then the alloy does not flow well. The tendency to hot cracking is accentuated by the presence of small amounts of lead, a metal which often contaminates alloys.
The present invention is based on the discovery that the hot cracking tendency of alloys of the above type is greatly reduced by the key presence of niobium, and the alloy according to the present invention contains from 0.5 to 3. 0/0 (preferably 1. 75 to 2.25%) niobium for 25 to 35% copper, 0.05 to 0,
4% carbon, 0.6 to 1.25% manganese and 0.5% to 2% (preferably 1.2% to 1.8%) silicon, the balance being substantially nickel;
it may further contain up to 3.5% iron. For example, starting from an alloy with 33% copper, 1.5% silicon, 0,
2% carbon, 0.8% manganese, 1% iron, the balance, excluding impurities; being.
nickel, niobium can be incorporated therein, in a proportion of 1.75 to 2.25% of the total alloy, the addition being made at the expense of the nickel content.
Niobium also reduces the harmful effects of lead and, apparently, sulfur. The alloy according to the invention is particularly useful for making castings which must. be welded with minimum hot cracking, and it also increases the resistance to cracking during the solidification and cooling of the casting.
To show the advantages resulting from the invention, we give here the results obtained clans welding and cracking tests. The tests are. made by forming a weld between two cast bars having a length of 76 mm and a square section of 25.4 mm side, the weld being made along the 76 mm edge and forming a double groove in the form of <B> V. </B> Two weld profiles are made at the same time on the alternate sides of the double <B> V </B> formed by the two bars, and the operation is repeated, each time leaving enough time between welds for the sample to cool to a temperature below 40 C. After welding, the sample is cut, polished, etched with acid and examined under a microscope.
The alloys used in these tests all exhibited the composition of the example above, except as regards silicon and niobium, the contents of which varied.
With 1.5% silicon and no niobium, the average number of cracks per 25.4 mm was 4.0. With 1.5% silicon and 2.0% niobium, that number dropped to 1.0,
value sufficiently low for the welding of the parts to be considered satisfactory.
The variation in the number of cracks with the. niobium content for a silicon content of 1.5% is given in the following table
EMI0002.0037
/ o <SEP> Nb <SEP> Cracks <SEP> by <SEP> 25.4 <SEP> mm
<tb> 0 <SEP> 3.5
<tb> 2.0 <SEP> 1.0
<tb> 2.5 <SEP> 1.4
<tb> 3.5 <SEP> 3.0 With 1,
25% silicon, the following values are obtained
EMI0002.0046
/ o <SEP> Nb <SEP> Cracks <SEP> by <SEP> 25.4 <SEP> mm
<tb> 1.25 <SEP> 2.2
<tb> 9.0 <SEP> 0
<tb>?,. ';
<SEP> 0.7 Even when alloys are contaminated with lead, the presence of niobium is beneficial. Thus, the following results were obtained with alloys containing 1.5% silicon, to which lead was deliberately added
EMI0002.0056
<U> / o <SEP> Pb <SEP> 1o </U> <SEP> Nb <SEP> Cracks <SEP> <U> pa </U> r <SEP> 25.4 <SEP> mm
<tb> 0.005 <SEP> 0 <SEP> 5
<tb> 0.005 <SEP> 2.0 <SEP> 2
<tb> 0.01 <SEP> 0 <SEP> 12
<tb> 0.01 <SEP> 2.0 <SEP> 4 In each case, the presence of niobium not only reduces the number,
but also the length and width of the cracks.