CH351624A

CH351624A - Alliage de fer et utilisation dudit pour la fabrication de ressorts

Info

Publication number: CH351624A
Authority: CH
Inventors: Dubois Ernest; Kupfer Yves
Original assignee: Genevoise Degrossissage D Or
Priority date: 1959-01-30
Filing date: 1959-01-30
Publication date: 1961-01-31

Description


      Alliage    de fer et utilisation dudit pour la fabrication de ressorts    Il est connu que les alliages de fer et de nickel       contenant        moins        de        27,3        %        de        nickel        présentent        deux     états allotropiques.

   Dans l'un, dit stable à chaud, la  totalité du fer se trouve à l'état y, et dans l'autre, dit  stable à froid, une     partie    du fer a passé de l'état y  à l'état a en engendrant un constituant très dur sem  blable à la     martensite    de l'acier trempé, souvent dé  nommé       pseudo-martensite         .     



  Lors du refroidissement d'un tel alliage, le pas  sage de l'état y à l'état a commence à une tempéra  ture bien déterminée, qui est fonction de la teneur  en nickel. Comme cette transformation est très lente,  elle reste incomplète et l'alliage devient instable. Elle  est toutefois fortement activée par un travail à froid  produisant un écrouissage très marqué, que ce soit  par martelage, laminage ou étirage.  



  L'incorporation de chrome dans l'alliage     fer-          nickel    ne change pas le phénomène, mais elle abaisse  la température du début de la transformation.     Ainsi,          alors        que        pour        un        alliage        fer-nickel    à     8-10        %        de     nickel, la température du début de la transformation  est d'environ 500  C, elle est voisine de la tempéra  ture ambiante pour un alliage de même teneur en       nickel,

          mais        contenant        en        outre        15-18        %        de        chrome.     II en résulte que, pour un alliage de cette dernière  composition, un écrouissage très poussé est néces  saire pour réaliser la     transformation    y en a aussi  complète que possible. De plus, la teneur en nickel  n'est pas     suffisante    pour engendrer assez de     pseudo-          martensite    et l'élasticité de ressorts faits de cet alliage  n'est pas comparable à celle de ressorts en acier  trempé.  



  En conséquence, en dépit de toutes les tentatives  faites jusqu'ici, et malgré leurs qualités remarqua  bles, notamment leur résistance à la corrosion, les  aciers au nickel-chrome n'ont pas pu être utilisés de  façon extensive pour la fabrication de     ressorts    sou-    mis à des     efforts    intenses, tels que les ressorts de  mouvements d'horlogerie.  



  Pour une telle utilisation, il faudrait que l'alliage  renferme un composant     1ë    rendant apte au durcisse  ment structural. Ce durcissement consiste, comme  on le sait, à porter     l'alliage    à une température telle  qu'il soit à l'état de solution solide homogène, à le       maintenir    à cet état par un refroidissement rapide ou       hypertrempe,    puis à faire dédoubler la solution solide  sursaturée ainsi obtenue au moyen d'une chauffe de  revenu (voir brevet suisse No 2l7814).

   Ledit com  posant, à mettre en solution, ne doit pas être trop  dur, car il empêcherait dans la suite d'obtenir  l'écrouissage nécessaire à la formation la plus com  plète possible de     pseudo-martensite.    Il doit aussi être  très stable pour ne précipiter qu'au moment voulu  lors du traitement thermique     de    revenu, qui devra       naturellement    se situer au-dessous de la température  de     transformation        y-@    a     (5000    C), sans quoi la       pseudo-mârtensite    formée par     écrouissage    serait  détruite.  



  Or, on vient de trouver que le niobium     remplit    à  la perfection toutes les conditions ci-dessus énoncées  pour rendre un alliage     fer-nickel-chrome    apte au  durcissement     structural,    lorsqu'il se trouve dans cet  alliage conjointement avec du carbone.  



  Basée sur ce qui vient d'être exposé, la présente  invention se     rapporte    à un alliage de fer et à son       utilisation    pour la fabrication de     ressorts,    par exem  ple de     ressorts    moteurs de mouvements d'horlogerie.

    Cet alliage est caractérisé en ce qu'il contient en       poids        de    1 à     3,5        %        de        niobium,        de        0,20    à     0,35        %          de        carbone,        de        16    à     19        %        de        chrome,        de        7,5    à       10,

  5        %        de        nickel,        de        0,2    à     1,2        %        de        silicium        et        de          0,7    à     1,5        %        de        manganèse,        le        solde,        au        moins        en     majeure partie, constitué par du fer.

       Il    peut encore  contenir du molybdène en teneur d'au plus 0,8 0/0      en poids. Le niobium, qui rend l'alliage apte au dur  cissement structural, paraît se trouver dans cet  alliage sous forme de carbure, probablement de car  bure complexe de     niobium    et de chrome.  



  On a en outre déterminé qu'il est avantageux  que le niobium soit présent dans l'alliage dans la  proportion d'un atome de niobium par atome de  carbone. Le rapport de la teneur, en poids, du nio  bium à celle du carbone est donc, de préférence, de  93/12, soit 7,75, ou environ 8. La     présence    de nio  bium permet, comme on le constate, des pourcenta  ges indiqués ci-dessus, d'augmenter très sensiblement  la teneur en carbone par rapport à celle des alliages  employés jusqu'ici et, par conséquent,     d'accroîtr-.     l'élasticité de     ces    alliages.

   On a constaté que, même  en présence de constituants durcissants auxiliaires,  tels que Si, Mn ou Mo, la teneur en C peut être     por-          tée        au-delà        de        0,25        %        sans        créer        de        risques        de        casse,     tout en donnant la possibilité d'effectuer un laminage  poussé qui reste facile, n'entraîne pas une fragilité  excessive et permet d'obtenir des rubans de cotes  régulières (épaisseur constante au 1/4 de centième de  millimètre).

   A titre de comparaison, le laminage  poussé serait     incomparablement    plus difficile en pré  sence de carbure de tungstène.  



  On a également constaté que l'extraordinaire sta  bilité du carbure de niobium rend les     ressorts    termi  nés beaucoup plus résistants aux agents corrosifs. En  effet, des ressorts fabriqués au moyen de l'alliage  selon l'invention peuvent être maintenus pendant  plusieurs jours dans une solution d'eau salée en res  tant parfaitement blancs et brillants, ce qui n'est pas  le cas avec des ressorts en alliages connus, qui se  couvrent très rapidement d'une couche d'oxyde noir.  Cette couche n'apparaît que très faiblement sur les  ressorts en alliage selon l'invention, après un séjour  de plus d'un mois dans l'eau salée et uniquement  dans la zone de contact de l'eau avec l'air.  



  Pour la fabrication de     ressorts    moteurs de mou  vements d'horlogerie, on peut, par exemple, utiliser  un alliage de la composition suivante  C =     0,280/9    en poids  Cr = 18        Ni = 8<B>   </B>    Nb = 2,2<B>   </B>    Mo = 0,5   > >  Mn = 0,8        Si = 0,9       > >     Fer = complément à 100 0/0  On opère selon le procédé usuel qui consiste à       laminer    l'alliage adouci par     hypertrempe    et stable à  chaud, pour     obtenir,    par écrouissage poussé, l'aug  mentation de dureté la plus élevée possible, et à cou  per ensuite la feuille obtenue en rubans qui sont rou  lés en barillets,

   puis traités     thermiquement    et finale  ment     estrapadés,    afin de donner la belle forme en  S appréciée des fabricants de ressorts.  



  Le traitement thermique de revenu utilisé pour  durcir et stabiliser l'alliage avant     l'estrapadage    se    situe au-dessous de la     transformation        a-y    des allia  ges irréversibles chromés, soit entre 375 et     500 .    Sa  durée pour tous les alliages usuels pour ressorts  d'horlogerie sans Nb dépasse 1 h et peut aller très  au-delà de 4 h. Avec l'alliage     susindiqué,    on obtient  les qualités les meilleures après un traitement ne  dépassant pas     1/z    h. L'avantage pour le fabricant de  ressorts est évident.

   Au     cours    d'un traitement de lon  gue durée, le ressort s'oxyde considérablement et,  pour éviter     cet    inconvénient, il devient     nécessaire    de  le traiter dans un four à vide si l'on veut lui conser  ver un aspect blanc brillant. Le traitement thermique  de     1/z    h peut se faire à l'air sans prendre de précau  tion spéciale. Les ressorts obtenus sont à peine tein  tés et sont vendables sans autre sous cet aspect, d'où  réduction considérable du coût de la fabrication.  



  Les     ressorts    fabriqués à partir des formes d'exé  cution préférées de l'alliage selon l'invention offrent  une très grande résistance à la fatigue et une élasti  cité supérieure à celle des     ressorts    en acier trempé.  De plus, et     ceci    est un avantage que le fabricant de  ressorts appréciera hautement, selon les termes de  l'homme du métier ils ne   bossent   pas à     l'estra-          padage    (c'est-à-dire se laissent former sans point  d'inflexion) et peuvent être déroulés rapidement sans  précautions spéciales, se prêtant donc parfaitement  à une production de grande série.

   Au contraire, dans  le cas des     ressorts    en alliages inoxydables     connus,     l'opération     d'estrapadage    doit être faite avec un  grand soin, en aidant le     ressort    à se dérouler, sinon  la moindre irrégularité dans l'effort fait apparaître  une bosse sur la lame du ressort terminé.

Claims

REVENDICATION 1 Alliage de fer, caractérisé en ce qu'il contient en poids de 1 à 3,5 % de niobium, de 0,20 à 0,35 0/0 de carbone, de 16 à 19 0/0 de chrome, de 7,5 à 10,5 % de nickel, de 0,2 à 1,

2 % de silicium et de 0,7 à 1,5 % de manganèse, le solde étant au moins en majeure partie constitué par du fer. SOUS-REVENDICATIONS 1.

Alliage selon la revendication I, caractérisé en ce que le rapport entre la teneur en carbone et celle en niobium est d'au moins 1 à 8. 2. Alliage selon la revendication I, caractérisé en ce que le niobium et le carbone sont au moins en partie à l'état de carbure. 3. Alliage selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il contient en outre du molybdène en pro- portion d'au plus 0,8 % en poids. 4.

Alliage selon la revendication I et la sous- revendication 3, caractérisé en ce qu'il contient en poids 2,2 % de niobium, 0,28 % de carbone, 18 0/0 de chrome, 8 % de nickel, 0,

9 % de silicium, 0,8 0/0 de manganèse et 0,5 % de molybdène. 5. Alliage selon la revendication I et les sous- revendications 1 à 3. REVENDICATION II Utilisation de l'alliage selon la revendication 1 pour la fabrication de ressorts. SOUS-REVENDICATIONS 6. Utilisation selon la revendication II pour la fabrication de ressorts moteurs de mouvements d'horlogerie. 7.

Utilisation selon la revendication II, caracté risée en ce qu'on lamine en feuille l'alliage adouci par hypertrempe, on découpe la feuille d'alliage écroui en rubans, on enroule les rubans sur eux- mêmes et on les chauffe entre 375 et 5000 C pendant au plus 1/2 heure.