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PERFECTIONNEMENTS AUX ALLIAGES DES METAUX.
Cette invention porte sur un alliage à très petit coef- ficient de dilatation thermique, ou, plus particulièrement,sur un alliage composé de fer, nickel et cobalt, avec un coeffi- cient de dilatation thermique réduit au zéro absolu, pour chaque degré centigrade quand l'alliage est à l'état du recuit; etson objectif consiste à réaliser un nouvel alliage dont le coefficient de dilatation thermique sera à l'état de recuit très inférieur à celui de n'importe quel autre parmi les alliages précédemment connus, outre qu'il se prêtera très bien aux tra- vaux de coulée et de forgeage.
L'alliage qui, jusqu'à présent, était connu pour evoir le plus petit coefficient d'expansion,thermique, était celui con- tenant environ 36 pour cent de nickel et 64 pour cent de fer.
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Pourtant, son minimum de coefficient de dilatation linéaire thermique pour chaque degré centigrade est d'environ douze dix millionièmes quand il est à l'état du recuit; c'est ce que fait voir la courbe de la fig. annexée qui représenté la. relation existant entre les températures T mesurées sur les abscisses, et les coefficitns de dilatation thermique Ó mesurés sur les or- données.
Le plus petit coefficient de dilatation thermique est, pour l'alliage faisant l'objet de la présente invention ( à tenuer ap- proximative de 63,5 pour cent de fer, 31 poux cent de nickel et 5 pour cent de cobalt et 0,5 pour cent de tungstène) est donné,par exemple suivant la courbe B, On voit clairement que la valeur des coefficients Ó de l'alliage composé selon l'invention est très en dessous du chiffre existant pour l'Invar alliage bien connu,et qu'elle touche même au zéro absolu à la température ordinaire.
L'alliage composé selon cette invention, peut s'obtenir en faisant fondre ensemble les trois éléments métalliques: fer,nickel et co- balt, à raison de 46 à 70 pour cent de fer, 20 à 54 pour cent de nickel et moins de 34 pour cent de cobalt ( mais toujours au delà de 0 pour cent).
Afin d'obtenir le meilleur produit composé selon la présente invention, il convient que chaun des éléments métalliques soit aussi pur que possible et que sa fusion s'accomplisse dans des con- ditions de non oxydation, et suivant une méthode excluant toute pénétration d'impuretés qui viendraient au dehors. Le produit (fondu peut être coulé dans un moule approprié, de n'importe quelle forme et être utilisé immédiatement en l'état ou il est, ou bien on peut en couler un longot,puis en opérer le forgeage à la température du local ou bien à une température élevée, pour lui faire rendre n'importe quelle ferme voulue. Si on le désire, le produit coulé ou forgé dont il vient d'être question, pourra s'utiliser après avoir subi un traitement tel que celui qui sera décrit plus loin.
Si l'on tient à ce que l'alliage composé selon l'invention ne varie pas en longueur au cours du temps, il faut le chauffer à for-
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te température, soit environ 1000 degrés C pendant un laps de temps le plus long possible, puis le laisser refroidir jusqu'à. la température du local en faisant durer ce refroidissement le plus longtemps possible.
Si l'on recherche un alliage ayant le plus petit coefficient de dilatation imaginable, voire même un coefficient négatif, l'al- liage, après a,voir été porté à haute température, devra être immer gé dans un agent pour la trempe, ou bien subir un travail mécani- que à haute température, ou encore, on lui appliquera les deux trai tements; chauffe et travail mécanique.
L'addition d'une petite quantité de manganèse, ou de titane, ou de silice, ou d'aluminium, ou vanadium, ou bore, ou magnésium ou autre métal analogue aux fins d'assurer à. l'alliage ici présenté la désoxydation ou la dsulfuration et ainsi de suite, a pour effets non seulement de faire obtenir un bon produit coulé mais aussi d'ac croître la malléalibité de l'alliage. En ajoutant une quantité convenable de chrome, ou molybdène, tungstène et carbone à l'al- liage, on peut arriver à en améliorer les propriétés mécaniques.
En somme, comparativement à l'alliage de nickel et de fer con- tenant environ 36pour cent de nickel et 64 pour cent de fer qui précédemment passait pour avoir le plus petit coefficient de dila- tation thermique, le présent alliage, à genuer de fer, nickel et cobalt, accuse un très petit coefficient et le maintient très pe- tit jusqu'à une température beaucoup plus élevée. Si on le laisse lentement refroidir &près lui avoir fait subir la chauffe à haute température, on pourra obtenir un alliage à petit coefficient d'ex- pansion thermique, de n'importe quelle valeur échelonnée entre le zéro absolu et environ douze dix-millionièmes pour chaque degré cen- tigrade.
De plus. il sera possible,soit en le soumettant à une chauf fe uà un traitement mécanique, soit en combinant ces deux opéra- tions, de faire même descendre ce coefficient à une valeur négative, Il en résulte que l'alliage composé selon cette invention réalise une matière première de grande utilité pour les destinations spécia- les impliquant l'absence de toute expansion thermique, et, au sur- @
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plus, pour les applications où il est jugé indésirable qu'il sur- vienne au cours du temps, une variation dans la longueur.
REVENDICATIONS.
1) Un alliage à teneur de fer, nicKel et cobalt, avec coeffi- cient de dilatation thermique compris entre le zéro absolu et,la valeur positive de douze dix millionièmes pour chaque degré centi- grade d'échauffement.
2) Un alliage contenant environ 46 à 70 pour cent de fer, 20 à 54 pour cent de nickel et moins de 34 pour cent de cobalt ( mais tou- jours au delà de 0 pour cent).
3) Un alliage contenant environ 46 à 70 pour cent de fer, 20 à 54 pour cent de nickel, moins de 34 pour cent de cobalt ( mais sans descendre jamais à 0 pour cent), moins de 2 pour cent de tungstène, moins de 1,5 pour cent de manganèse et moins de 1,5 pour cent de va- nadium.
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IMPROVEMENTS IN METAL ALLOYS.
This invention relates to a very low coefficient of thermal expansion alloy, or, more particularly, to an alloy composed of iron, nickel and cobalt, with a coefficient of thermal expansion reduced to absolute zero, for each degree centigrade when the alloy is in the annealed state; and its objective consists in producing a new alloy whose coefficient of thermal expansion will be in the annealing state much lower than that of any other among the previously known alloys, in addition to that it will lend itself very well to the work of casting and forging.
The alloy which heretofore has been known to have the smallest coefficient of thermal expansion has been that containing about 36 percent nickel and 64 percent iron.
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However, its minimum coefficient of linear thermal expansion for each degree centigrade is about twelve ten millionths when it is in the annealed state; this is shown by the curve of FIG. annexed which represents the. relationship between the temperatures T measured on the abscissa, and the coefficients of thermal expansion Ó measured on the ordinates.
The smallest coefficient of thermal expansion is, for the alloy which is the object of the present invention (to be held approximately 63.5 percent iron, 31 percent nickel and 5 percent cobalt and 0, 5 per cent of tungsten) is given, for example following curve B, It is clearly seen that the value of the coefficients Ó of the alloy compound according to the invention is much below the figure existing for the well-known alloy Invar, and that it even touches absolute zero at ordinary temperature.
The alloy composed according to this invention can be obtained by melting together the three metallic elements: iron, nickel and cobalt, in an amount of 46 to 70 percent iron, 20 to 54 percent nickel and less than 34 percent cobalt (but always above 0 percent).
In order to obtain the best product composed according to the present invention, it is appropriate that each of the metallic elements be as pure as possible and that its melting takes place under conditions of non-oxidation, and according to a method which excludes any penetration of. impurities that would come outside. The product (molten can be poured into a suitable mold, of any shape and be used immediately as it is, or we can pour a longot, then forging at room temperature or well at a high temperature, to give it any desired firmness. If desired, the cast or forged product just mentioned can be used after having undergone a treatment such as that which will be described. further.
If it is important that the alloy compound according to the invention does not vary in length over time, it must be heated to
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te temperature, or about 1000 degrees C for the longest possible time, then let it cool down. the room temperature by making this cooling last as long as possible.
If we are looking for an alloy having the smallest coefficient of expansion imaginable, or even a negative coefficient, the alloy, after a, or even being brought to high temperature, must be immersed in a quenching agent, or undergo mechanical work at high temperature, or else, it will be applied both treatments; heating and mechanical work.
The addition of a small amount of manganese, or titanium, or silica, or aluminum, or vanadium, or boron, or magnesium or the like for the purpose of ensuring. the alloy presented here, deoxidizing or desulfurizing and so on, has the effects not only of making a good cast product but also of increasing the malleability of the alloy. By adding a suitable amount of chromium, or molybdenum, tungsten and carbon to the alloy, the mechanical properties can be improved.
In sum, compared to the alloy of nickel and iron containing about 36 percent nickel and 64 percent iron which previously was believed to have the smallest coefficient of thermal expansion, the present alloy, to be genuated with iron. , nickel and cobalt, has a very small coefficient and keeps it very small up to a much higher temperature. If it is allowed to cool slowly & after having subjected it to heating to a high temperature, an alloy with a small coefficient of thermal expansion can be obtained, of any value scaled between absolute zero and about twelve ten-millionths for each degree centigrade.
Furthermore. it will be possible, either by subjecting it to heating or mechanical treatment, or by combining these two operations, to even lower this coefficient to a negative value. It follows that the compound alloy according to this invention achieves a raw material of great utility for special purposes involving the absence of any thermal expansion, and, at the sur- @
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moreover, for those applications where it is considered undesirable for a variation in length to occur over time.
CLAIMS.
1) An alloy containing iron, nicKel and cobalt, with a coefficient of thermal expansion between absolute zero and the positive value of twelve ten millionths for each degree centigrade of heating.
2) An alloy containing about 46 to 70 percent iron, 20 to 54 percent nickel and less than 34 percent cobalt (but always above 0 percent).
3) An alloy containing about 46 to 70 percent iron, 20 to 54 percent nickel, less than 34 percent cobalt (but never going down to 0 percent), less than 2 percent tungsten, less than 1.5 percent manganese and less than 1.5 percent vanadium.
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