CH338308A - Alliage pour moulages et procédé de fabrication de celui-ci - Google Patents

Description

  Alliage pour moulages et procédé de     fabrication    de celui-ci    La présente invention se rapporte à un alliage  pour moulages et à un procédé de fabrication de  celui-ci.  



  Les alliages     nickel-cuivre-silicium    ont des pro  priétés avantageuses, en particulier sous forme de  pièces moulées dans des moules à cire perdue. Ils  sont exempts de fentes et, à l'état recuit, ils peuvent  être usinés, quoique pas très facilement.     L'usinabi-          lité    de ces pièces varie parfois considérablement,  d'une façon qu'on ne peut expliquer en se basant  sur leur dureté.  



  Il est connu en outre dans les alliages contenant  du carbone et consistant principalement en nickel, le  graphite peut être mis sous forme nodulaire par ad  dition de magnésium à l'alliage, et que ces alliages  peuvent alors être usinés aisément.  



  L'alliage selon l'invention est caractérisé en ce       qu'il        contient        de        25    à     35        %        de        cuivre,        de        0,5    à       3,5        %        de        silicium,        de        0,4    à     0,7        %        de        carbone,

          de          0,02    à     0,2        %        de        magnésium,        du        calcium        en        propor-          tion    d'au plus<B>0,01</B> 0/0, le reste étant constitué au  moins en majeure partie par du nickel, et en ce que  sa microstructure contient des nodules de graphite  ayant un bord fin et dentelé.  



  Le procédé de fabrication de cet alliage est ca  ractérisé en ce que l'on traite un métal fondu con  tenant du cuivre, du silicium, du carbone, le reste  étant constitué au moins en majeure partie par du       nickel,        avec        de    1 à     2'%        de        carbure        de        calcium,        puis          en        ce        que        l'on        introduit        de        0,1    à     0,

  2        %        de        magné-          sium    dans le bain ainsi traité, les teneurs en cuivre,  silicium et carbone dudit métal fondu     étant    telles       que        l'alliage        final        contienne        de        25    à     35        %        de        cuivre,          de        0,5    à     3,

  5        %        de        silicium        et        de        0,4    à     0,7        %        de     carbone.         Les        fig.    1 et 2 du dessin     annexé    sont des repro  ductions de     photomicrographies    d'une forme d'exé  cution de l'alliage selon l'invention.  



  Le calcium métallique, des composés de calcium  comme le siliciure de calcium, le nickel-calcium, ne  sont pas équivalents au carbure de calcium pour  réaliser le but de la présente invention. Si l'on em  ploie     ces    autres formes de calcium on n'obtient pas  les nodules de graphite caractéristiques à bord fin  et dentelé.  



  L'alliage selon l'invention     peut    contenir en     ou-          tre        au        plus        2,5        %        de        manganèse,        au        plus        5'%        de          fer,

          au        plus    1     %        de        chrome        et        au        plus    2     %        de        co-          balt,    le reste, impuretés mises à part, étant du  nickel.  



  Le calcium peut être décalé     spectographiquement     dans les pièces     moulées,    mais la teneur en calcium  est faible, d'au plus<B>0,01</B> Le magnésium est de préférence introduit de  façon que l'alliage moulé en contienne de 0;08 à       0,15%.     



  II est     important    que la teneur en silicium de  l'alliage ne soit pas inférieure à 0,5 0/0, car autre  ment la résistance à l'excoriation, la     résistance    à  l'usure et les propriétés mécaniques des     pièces    mou  lées résultantes sont diminuées et ces pièces tendent  à devenir magnétiques.

   D'autre part, la teneur en       silicium        ne        doit        pas        excéder        3,5        %,        car        autrement     il est difficile de     produire    du graphite nodulaire, et  la ductilité en souffre. De     préférence,    la teneur en  silicium est maintenue entre 2 et 3 0/0,     ce    qui donne  la meilleure combinaison des propriétés mécaniques  avec la résistance voulue à l'excoriation et l'usure.  



       La        teneur        en        cuivre        doit        être        d'au        moins        25'%        en     vue d'assurer la résistance et la faculté de durcisse-           ment        voulues,        mais        ne        doit        pas        dépasser        35        %,

          car     alors la     possibilité        d'usinage    et la ductilité sont dimi  nuées ; il est bon qu'elle ne dépasse pas 32 0/0.  



       La        teneur        en        carbone        est        de        préférence        de        0,5        %     à     0,7        %.     



  Le fer peut être présent en une     proportion    allant       jusqu'à    5     %        sans        modifier        de        façon        nuisible        les        pro-          priétés    de l'alliage.

   Si l'on doit avoir des pièces mou  lées non magnétiques, la teneur en fer ne doit pas       dépasser    2     %,        et        dépend        de        la        teneur        en        autres        élé-          ments,    tels que le silicium, qui réduisent la suscepti  bilité magnétique, et du point de Curie requis dans  l'emploi auquel la pièce est destinée.  



  Le manganèse est un constituant avantageux car  il confère de la fluidité et assure l'obtention de mou  lages sains. .  



  Si possible, le soufre, qui est une impureté, doit  être maintenu à une faible teneur, c'est-à-dire     au-          dessous        de        0,02%.        Des        éléments        comme        le        titane     et le zirconium ont un effet nuisible sur la     forme    du  graphite, et doivent si possible être tout à fait ab  sents ; il en est de même du phosphore, du zinc et  du plomb, lesquels ne doivent en     tout    cas pas être  présents en des quantités dont le     total    dépasse 0,1 0/0.  



  La teneur en nickel est normalement comprise  entre 62 et 68 0/0.  



  Lors de la préparation de l'alliage, l'addition de       carbure    de calcium est faite de préférence tandis que  le bain est     surchauffé    d'environ     901)    C au-dessus de  la température     normale    de coulée de     ce    métal ;     cette     température de     surchauffe    est par exemple de  16500 C. Lorsque l'adjonction du carbure de cal  cium est     terminée,    il est préférable d'enlever par écu  mage la scorie résultante et de refroidir le bain à la  température de coulée d'environ 1370 à 1540e C,  avant d'ajouter le magnésium.  



  Par exemple, dans un alliage fondu au nickel,       contenant        29,3        %        de        cuivre,        2,6        %        de        silicium,          0,7        %        de        manganèse,        1,4'%        de        fer        et        0,1%        de          carbone,

          la        teneur        en        carbone    a     été        amenée    à     0,6        %.     On a fait, à la surface de la masse fondue, une     ad-          jonction        de        1,5        %        de        carbure        de        calcium        en        pou-          dre,

      et on a agité le carbure dans la masse fondue  jusqu'à ce que les réactions produites     par    cette addi  tion aient cessé. On a fait alors une adjonction de       0,15        %        de        magnésium        sous        forme        d'un        alliage        nickel-          magnésium    et on a agité celui-ci dans la masse  fondue puis on a coulé le métal.

   L'alliage coulé     con-          tenait        0,004        %        de        soufre,        0,15'%        de        magnésium          et        moins        de        0,01,%        de        calcium.     



  A titre de     comparaison,    on a coulé du même  métal original avant l'ajustement de sa teneur en  carbone, et par conséquent non graphitique. Les  propriétés des pièces moulées de ces deux métaux  ont été les suivantes, la dureté étant mesurée d'après  l'échelle de     Rockwell      B  , et les     résistances    à la  traction et à l'allongement étant données en  103     kg/cm2.     
EMI0002.0137     
  
    Pièce <SEP> Pièce
<tb>  moulée <SEP> moulée
<tb>  graphitique <SEP> non <SEP> graphitique
<tb>  Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> <B>....</B> <SEP> 6,95 <SEP> 6,4
<tb>  Résistance <SEP> à <SEP> l'allongement <SEP> . <SEP> . <SEP> 4,6 <SEP> 3,2
<tb>  Dureté <SEP> ..................

   <SEP> 88 <SEP> 85
<tb>  Allongement, <SEP> 0/0 <SEP> .......... <SEP> 21 <SEP> 38       On a aussi comparé ces pièces au point de vue  de leur faculté d'être usinées, en employant un foret       fraichement    meulé et en perçant des trous dans des  plaques d'essai jusqu'à ce que le foret ne puisse plus  terminer un trou ou jusqu'à ce que la pression de  forage devienne trop grande.

   Dans ces conditions,  les nombres des trous percés ont été les suivants  
EMI0002.0139     
  
    Alliage <SEP> Alliage
<tb>  graphitique <SEP> non <SEP> graphitique
<tb>  Tel <SEP> que <SEP> moulé <SEP> <B>......</B> <SEP> 133 <SEP> 2
<tb>  Recuit <SEP> ............ <SEP> 364 <SEP> 141/2       Les copeaux produits en perçant l'alliage     graphi-          tique    étaient finement brisés, tandis que ceux pro  duits en perçant l'alliage non graphitique avaient ten  dance à boucler.  



  Malgré sa haute teneur en carbone, l'alliage selon       l'invention    a une résistance étonnamment élevée à  l'excoriation et à l'usure, particulièrement lorsqu'il  peut être lubrifié.  



  Si le carbone est introduit dans     ces    alliages sans  traiter ceux-ci avec du carbure de calcium et du  magnésium, le graphite est présent sous forme de  paillettes, et les alliages ont des propriétés physi  ques inférieures. Les adjonctions du     carbure    de cal  cium et du magnésium coopèrent pour produire la       structure    caractéristique du graphite.     Ainsi,    on a  traité du métal fondu contenant du carbone décrit  ci-dessus séparément avec une adjonction de 1,5 0/0  de carbure de calcium et avec une adjonction de       0,15        %        de        magnésium    ;

       les        propriétés        des        pièces     moulées ont été les suivantes, les     résistances    à la  traction et à l'allongement étant données en  103     kg/cm2.     
EMI0002.0157     
  
    Addition <SEP> Addition
<tb>  de <SEP> Mg <SEP> seul. <SEP> de <SEP> CaC" <SEP> seul.
<tb>  Tel <SEP> que <SEP> moulé <SEP> Tel <SEP> que <SEP> moulé
<tb>  Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> . <SEP> . <SEP> 4,6 <SEP> 5,4
<tb>  Résistance <SEP> à <SEP> l'allongement
<tb>  (0,5 <SEP> % <SEP> d'extension) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .

   <SEP> 3,7 <SEP> 4,0
<tb>  Allongement, <SEP> % <SEP> <B>........</B> <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 7 <SEP> 9       Ces chiffres montrent que les propriétés des piè  ces moulées obtenues en faisant des additions suc  cessives de carbure de calcium et de magnésium  ont été meilleures que celles de pièces moulées obte  nues en faisant des additions de seulement le car  bure de calcium ou seulement le magnésium.  



  Comme cela est indiqué pour les essais de per  çage mentionnés ci-dessus, quand les pièces cou  lées sont recuites, elles deviennent plus tendres et  plus facilement     usinables.    Le recuit peut être effec  tué à une température de 870 à     925o    C et peut  être suivi d'un refroidissement assez rapide, par exem-           ple    par trempe dans de l'huile. Lorsqu'on traite  des pièces moulées de forme compliquée, il est pré  férable de les refroidir lentement à partir de la tem  pérature de recuit jusqu'à une température inter  médiaire, par exemple 7000 C avant de les tremper,  en vue d'éviter un fendillement.

   Les     pièces        mou,          lées    peuvent être durcies par     vieillissement    pour les  amener à un degré de dureté supérieur à celui     -trouvé     pour les pièces à l'état obtenu par coulage,     en    les  chauffant à des températures de 535 à     650o    C. On  peut par exemple appliquer un traitement à une tem  pérature de 595o C pendant environ 4 à 6 heures.  Des pièces moulées qui ont été recuites ou recuites  et soumises à un durcissement par vieillissement, ont  une structure plus homogène que     celle    qu'elles ont  à l'état obtenu par coulage.

Claims (1)

1. REVENDICATION I Alliage pour moulages, caractérisé en ce qu'il contient de 25 à 35 % de cuivre, de 0,5 à 3,5 % de silicium, de 0,4 à 0,7% de carbone, de 0,

   02 à 0,2,% de magnésium, de calcium en proportion au plus 0,01 '0 /0, le reste étant constitué au moins en majeure partie par du nickel, et en ce que sa micro structure contient des nodules de graphite ayant un bord fin et dentelé. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Alliage selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il contient en outre au plus 2,5 % de man- ganèse. 2.

   Alliage selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il contient en outre au plus 5'% de fer. 3.

   Alliage selon la revendication I, caractérisé en ce que la teneur en cuivre est de 25 à 32 0/0, la te- neur en carbone de 0,5 à 0,7'% et la teneur en ma- gnésium de 0,08 à 0,15 % . 4.

   Alliage selon la revendication I, caractérisé en ce que la teneur en silicium est de 2 à 3 '0 /0: REVENDICATION II Procédé de préparation de l'alliage selon la re vendication I, caractérisé en ce que l'on traite un métal fondu contenant du cuivre, du silicium, du car bone, le reste étant constitué au moins en majeure partie par du nickel, avec de 1 à 2'% de carbure de calcium,

   puis en ce que l'on introduit de 0,1 à 0,2 % de magnésium dans le bain ainsi traité, les teneurs en cuivre, silicium et carbone dudit métal fondu étant telles que l'alliage final contienne de 25 à 35 % de cuivre, de 0,5 à 3,

   5 % de silicium et de 0,4 à 0,7 '% de carbone. SOUS-REVENDICATIONS 5. Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que le métal fondu traité contient en outre au plus 2,5 % de manganèse. 6.

   Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que le métal fondu traité contient en outre au plus 5 % de fer.