Procédé de fabrication de pièces de bronze d'aluminium. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces de bronze d'aluminium, contenant 8 à 1\? 1/o d'alumi- nium, avec facultativement jusqu'à. 8 % d'un ou plusieurs des éléments suivants: fer, nickel, cobalt et manganèse, et dans lequel bronze de plus petites proportions d'autres éléments, tels que:
antimoine, arsenic, bis muth, chrome, plomb, manganèse, silicium phosphoreux ou zinc, chacun en quantités n'excédant pas 0,3 %, peuvent être présentes, soit qu'on les ait introduites intentionnelle ment, soit. qu'elles constituent des impuretés.
L'invention a pour but de fournir des pièces en bronze d'aluminium du type sus indiqué, présentant. des propriétés mécaniques améliorées, et particulièrement une haute ré sistance à la fatigue.
A cet effet, selon l'invention, on soumet l'alliage à. un traitement thermique dans la (gamine de températures de 800 C jusqu'à 1050 C, pour l'amener à l'état bêta dans le quel pratiquement tout l'aluminium est en solution solide, en ce qu'on trempe l'alliage à une température inférieure à 600 C, pour le maintenir virtuellement dans cet état et assu rer la distribution des particules alpha sous forme d'une fine dispersion, et en ce qu'on soumet l'alliage à un travail à chaud pour lui conférer sa forme définitive, dans une gamme de température ne provoquant pas la disparition des particules alpha.
Si on le désire, l'alliage, après la trempe et avant le travail final à chaud, peut être chauffé dans la gamme de températures de 400 à 800 C; cela permet de contrôler plus exactement la quantité et la distribution des particules alpha.
L'alliage est ensuite réchauffé à la tem pérature requise et soumis au travail final à chaud pour lui donner la forme voulue.
Une gamme de températures appropriée pour ce travail, dépendant de la constitution particulière de l'alliage et du mode de chauf fage et de façonnage, peut s'étendre de 700 à 1000 C L'alliage peut être soumis à un travail à chaud préalable (laminage, forgeage ou extrusion) pour former des barres; le traite ment thermique et la trempe subséquente du présent procédé peuvent être effectués sur un alliage qui a été moulé en coquille, par exem ple, la pièce recevant sa forme définitive par le travail à chaud final, par exemple un for geage.
La pièce obtenue peut être soumise fina lement à un recuit ou à un vieillissement arti ficiel, à une température n'excédant pas la température de travail; dans ce traitement ultérieur, la pièce peut être trempée dans un milieu approprié ou refroidie lentement, ou refroidie naturellement à l'air à la tempéra ture de l'atmosphère ambiante.
Par exemple, des lingots d'un bronze d'aluminium contenant 11 % d'aluminium, 5 % de fer, 5 % de nickel et 1 /o de manga- nèse, le reste étant du cuivre, abstraction faite des impuretés mentionnées ci-après, sont tout d'abord travaillés à. chaud par laminage, for geage ou extrusion, en mandrins appropriés à.
environ 900 C.
Ceux-ci sont ensuite soumis à un traite ment à chaud à 910 C, pendant trois quarts d'heure, pour réaliser l'état bêta, suivi d'une trempe, grâce à laquelle toutes les particules alpha présentes sont sous la forme d'une fine dispersion distribuée uniformément dans toute la matrice. Dans cet état le mandrin est alors prêt à être mis en forme, de préférence par extrusion, pression dans des moules ou des étampes, ou par laminage ou forgeage à. 800-890 C. La pièce obtenue possède une structure à grains extrêmement fins dans la quelle les particules alpha sont distribuées uniformément dans toute la matrice et sont de dimension n'excédant pas 50 microns.
Les pièces façonnées telles que aubes de turbine ou de compresseur sont ensuite, si on le désire, soumises à un recuit final faculta tif à 600-700 C; elles présentent des pro priétés mécaniques améliorées et spécialement une résistance élevée à la fatigue, même à. des températures élevées et dans des condi tions de travail entraînant des vibrations con sidérables.
Comparativement aux procédés utilisés jusqu'à présent, le procédé perfectionné selon l'invention rend possible la, réalisation d'une combinaison remarquable de propriétés, et. permet d'obtenir ces propriétés uniformé ment. Les propriétés caractéristiques des piè ces en bronze d'aluminium fabriquées comme mentionné ci-dessus sont, les suivantes Charge provoquant une déformation résiduaire de 0,1 0/0 7150 kg par cm2 Résistance maximum env. 9000 kg par cm2 Allongement 1611/o Limite d'endurance 3960 kg par cm#-> Une analyse du bronze d'aluminium utilisé a permis de déterminer les impuretés sui vantes:
Arsenic 0,0051/o Chrome 0,01 0/0 Plomb 0,0010/0 Silicium 0,07 % Etain 0,0051/o Zinc 0,01 0/0 Magnésium 0,05 0/0 Phosphore 0,01 0/0 Dans un autre exemple de mise en oeuvre lu procédé selon l'invention, appliqué à un bronze d'aluminium ayant la composition sui vante:
Aluminium 10,72 0io Fer 5,26 0l0 Nickel. 5,15 0/0 Manganèse 0,23 % Arsenic 0,0051/o Chrome 0,0010/0 Plomb 0,015% Silicium 0,05 % Etain 0,007 % Zinc 0,02 0/0 Magnésium 0,05 0/0 Phosphore 0,01 0/0 Le reste étant du cuivre, le processus est le même que comme dans le premier exemple, sauf qu'après laminage à 900 et découpage à la dimension si nécessaire, les lingots sont chauffés à. 930 C pendant.
3/ d'heure et en suite trempés dans l'eau avant le façonnage final à une température de 800 à 900 C et le recuit artificiel pendant 2 heures à 650 C.
Les propriétés suivantes ont été constatées sur des spécimens caractéristiques Charge provoquant. une déformation résiduaire de 0,1 0/0 6100 kg par cm2 Sollicitation maximum 8700 kg par cm2 Allongement 19 0/0 Soumis à des efforts alternatifs tels que dans le test de fatigue, plusieurs spécimens ont résisté à<B>2</B>5 millions de changements de sollicitation, lorsque l'effort appliqué était de 4100 kg par em2, avant de se rompre.
Un spécimen d'une pièce de composition et de dimensions semblables, fabriqué par les procédés habituels, et soumis à de tels efforts alternatifs, ne résiste qu'à 1. 200 000 inver- lions de l'effort lorsque cet effort était de 4100 kg par cm2, avant de se rompre, tandis qu'un autre spécimen soumis à un effort plus faible de 3960 kg par cm2 était rompu après 1. 800 000 inversions.
Une telle pièce obtenue par un procédé connu présente les propriétés mécaniques sui vantes Charge provoquant une déformation résiduaire de 0,1 /0 5400 kg par cm2 Sollicitation maximum 9000 kg par cm2 Allongement 10,5 0/0 Pour le réchauffage de lingots en vue du travail à chaud, on peut, également utiliser le chauffage par induction à haute fréquence, ce mode de chauffage étant particulièrement avantageux pour la dispersion des particules alpha, grâce à la gamme de températures obtenues.
Dans les barres normales extrudées ou la minées telles qu'utilisées pour le forgeage, les particules alpha apparaissent en groupements relativement grands et souvent allongés. En chauffant le matériau pour le travail à chaud, il faut laisser le temps à ces grandes parti- eules alpha de se mettre en solution dans la matrice bêta et, par conséquent, lorsqu'on utilise le mode de chauffage par induction à haute fréquence, il n'est. pas possible de tirer le principal avantage de la très grande vi tesse à. laquelle ce mode de chauffage porte les lingots à la température désirée, puis qu'une quantité de particules alpha reste raient encore non dissoutes.
Dans le procédé selon l'invention, cepen dant, la distribution très fine des particules alpha. dans les lingots avant le réchauffage permet. d'effectuer le chauffage à une vitesse beaucoup plus grande, alors que l'on obtient encore le degré nécessaire de solution des par ticules alpha dans la phase bêta, et plein avantage peut, par conséquent, être tiré de la grande vitesse de chauffage et de l'augmen tation résultante dans la fabrication, grâce au chauffage à haute fréquence.