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"Alliages".
La présente invention concerne les alliages d'une façon générale et plus spécialement m nouvel alliage pour outils.
Les caractéristiques de l'invention sont d'une façon géné- rale le faible pourcentage du nouvel alliage en carbure de tungstène comparativement à celui des alliages à outils connus; ensuite,la composition de ce qui sera appelé ci-après "la ma- tière auxiliaire", ce qui signifie les substances autres que le carbure de tungstène, enfin la grande résistance et la grande tenacité de l'alliage sans qu'il en résulte pour cela me dimi- nution de la dureté, diminuti on de dureté qui a été, jusqu'à pré- sent, un sérieux inconvénient à la fabrication d'alliages pos- sédant la résistance et la ténacité requises pour la fabrica- @
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/ tien des outile et des filières à étirer le fil métallique.
D'autres objectifs de l'invention soit la fabrication d'un alliage convenant comme alliage à outilsou comme filières d'étirage de fil métallique doit la teneur en carbure de tungstène- atteint au plus 79o en poids et peut descendre jus- qu'à 68% du poidsde l'alliage; dans lequel unematière auxi- liaire résistant aux acides est combinée avec une teneur en carbure de tungstène relativement peu élevée pour former un alliage de dureté suffisante pour ces usages et pour d'autres usages encore et en même temps d'une résistance égale ou supé- rieure à celle des alliages connus contenant suffisamment de carbure de tungstène pour arriver à la dureté requise pour les usages dont question;
enfin fournissant une matière à outils dont la"cavitation" ou usure des surfaces des outils par les copeaux détachés de la pièce travaillée et le "glaçage" de la pièce,qui sont indésirableset indiquent que l'outil dont on se sert est de qualité inférieure, sont réduits au minimum.
Sur la base des objectifs qui précédait et d'autes objec- tifs encore, on combine le carbure de tungstène et la matière auxiliaire dans les proportions requises en les mélangeant à l'état pulvérulent, en donnant ensuite, sous l'effet de la pres- sion,la forme et les dimensions requises au mélange et en chauffant les nodules ainsi formées à une température allant de 1400 0 à 1500 0 dans une atmosphère neutre (inerte) pendant environ une heure et demie.
Une atmosphère neutre convenable est le vide, l'hydrogène ou l'azote ou encoreun mélange de ces élémentsobtenu par craquage de l'ammoniaque.
Dans la matière auxiliaire en fait usage du fer à raison de 0,50 à 1 , 6)1 en poids de l'alliage total et au moins un autre métal du groupe du fer qui, avec le fer, constitue de 5 à 7% an poids de l'alliage total, Ces métaux du groupa du fer, le car..
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bure de tantale, et, si on le désire,le tungstène métallique, différant du carbure de tungstène, sont les matières auxiliaires de l'invention adoptées de préférence, Quand on fait usage de fer de cobalt et de nickel, le cobalt constitue préférablement environ la moitié en poidsdes proportions combinées des métaux du groupe du fer, le nickel et le fer étant doses de manière que le fer se trouve dans les proportions citées plus haut et que le nickel forme le solde.
Le tungstène métallique peut être ajouté avec les autre s métaux de la matière auxiliaire ou peut être fourni par la carburation du tungstène pour former du carbura de tungstène.
En d'autres termes, m peut chauffer le tungstène et le car- 'bone à l'état pulvérulent dans une atmosphère inerte à une température suffisante pour assurer la combinaison du tungstène et du carbone qui se trouvent dans deproportions telles qu' au moins 88% du total du tungstène et du carbone setrouvent à l'état de carbure de tungstène,le solde étant constitué par du tungstène métallique. On peut alors combiner de 78 à 79% de ce mélange avec,comme exposéplus haut, 5 à 7% de métaux du groupe du fer et savec du carbure de tantale.
Le carbure de tantale peut être préparé par tout procédé approprié. Par exemple on peut chauffer sous vide un mélange de tantale et de carbone finement divisé, à la température d'environ 2.000 C; ou encore, en peut chauffer le mélange dans -on courant d'hydrogène qui a été réduit ou désoxydé, et séché pour en éliminer l'humidité.
Les formules qui suivent indiquent des alliages conformes à l'invention.
Exemple 1.
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<tb>
<tb>
Carbure <SEP> de <SEP> tungstène <SEP> 71,12% <SEP> en <SEP> p <SEP> oids
<tb> Tungstène <SEP> métallique <SEP> 8,01 <SEP> ici <SEP> . <SEP>
<tb>
Carbure <SEP> de <SEP> tantale <SEP> 14,51 <SEP> id.
<tb>
Fer <SEP> 0,84 <SEP> id.
<tb>
Cobalt <SEP> 3,31 <SEP> id.
<tb>
Nickel <SEP> 2,21 <SEP> id.
<tb>
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Exemple 2.
EMI4.1
<tb>
<tb> Carbura <SEP> de <SEP> tungstène <SEP> 70,58% <SEP> en <SEP> poids
<tb> Tungstène <SEP> métallique <SEP> 7,95 <SEP> id.
<tb>
Carbura <SEP> de <SEP> tantale <SEP> 14,40 <SEP> id.
<tb>
Par <SEP> 1,58 <SEP> ici,
<tb> Cobalt <SEP> 3,28 <SEP> id.
<tb>
Nickel <SEP> 2,19 <SEP> id.
<tb>
Exemple 3.
EMI4.2
<tb>
<tb> Carbure <SEP> de <SEP> tungstène <SEP> 71,21% <SEP> en <SEP> poids
<tb> Tungstène <SEP> métallique <SEP> 8,02 <SEP> id.
<tb>
Carbure <SEP> de <SEP> tantale <SEP> 15,05 <SEP> ici,
<tb> Fer <SEP> 0,70 <SEP> id.
<tb> cobalt <SEP> 3,01 <SEP> id.
<tb>
Nickel <SEP> 2,01 <SEP> id.
<tb>
L'alliage conforma a l'invention possède une grande résistance et une grande tenacité et ,en dépit du pourcentage relativement faible de carbure de tungstène qu'il renferme,si on le compare aux métaux à outilconnus, il est tout aussi dur que ces derniers. La teneur en carbure de tungstène de s métaux à outils conus est d' au moins 80% et générale,ment elle atteint 90% ou plus de l'alliag& et,bien que l'on puisse augmenter la dureté de ces métaux en y ajoutant un pourcentage plus élevé de carburede tungstène,cette augmentation de la dureté n'est acquise qu'aux dépens de la résistance.
Il est par conséquent nécessaire,dans les matières connues,de trouver les proportions,qui ,seules, donnent des résultats admissibles, c'est-à-dire qui sacrifient la dureté maximum pour obtenir la résistance désirable. Au contraire, on a constaté,conformément à la présente invention, que l'on obtient une grande dureté et en même/temps une grande résistance avec moins de carbure de tungstène que dans les métaux à outil antérieurement employés.
La matière auxiliaire du nouvel alliage est réfractaire à l'action des acides. Cette caractéristique de résistance à l'action des acides est importante parce qu'elle assure l'iner, tie da la matière auxiliaire aux lubrifiants acides généralement employés. Ces lubrifiants ont attaqué les matières auxiliaires des outils connus, ce qui provoque la séparation des
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particules de carbure de tungstène, en détruisant ainsi la surface des outilset en raccourcissant la durée de leur vie.
La tendance à la cavitatim détermine souveat la vie utile d'un outil. La "oavitation" est l'usure ou l'ér@sion qui se produit au sommet de l' outil,là où lescopeaux bouclent quand ils viennent heurter l'outil. Comparativement aux maté, riaux connus, le nouvel alliage est relativement non cavitant.
Cette caractéristique est attribuée à la présence du carbure de tantale.
Le tungstène. autre que celui du garbure contribue à la tenacité et à la résistance de l'alliage et tend à augmenter sa dureté. La dureté du nouvel alliage est également influen- cée par là quantité de fer, siles proportions des constituantes autre s que le carbure de tungstène sont maintenues constantes.
En réalité,si l'on augmente fortement la proportion du fer, l'alliage décent extrêmement dur.
Les carbures de tantale et de tungstène contribuent à la dureté dans la mesure requise et généralement rencontrée dans les métaux à outils durs, tandis que l' on estime, que la matière auxiliaire confère une plus grande dureté, sans perte de ré sis tance.
L'inventeur a donc réalisé un alliage qui peut servir à la fabrioation d'excellents outils d'usinage,de traçage et d' outil.,
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laga et qui c mtient une matière auxiliaire réfraetaire aux acides représentant au moins 21% de l'alliage total. Quand on se sert d'un alliage de l'espèce pour fabriquer des'outils ou des filières d'étirage .par exemple,les outils et filières ainsi obtenus sont à la fois durs et résistants; ils sont durables par suite de la présence de la matière réfractaire aux acides,, de leur propension moindre à la cavitation,de leur dureté et de leur résistance. Ces outils semblent résister aux chocs des
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coups intermi ttenti, qui, fréquemment, brio Ent ou crevassent les aciers ordinaires au carbure de tungstène.
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"Alloys".
The present invention relates to alloys in general and more especially to a novel tool alloy.
The characteristics of the invention are in general the low percentage of the new tungsten carbide alloy compared to that of the known tool alloys; then, the composition of what will be called hereinafter "the auxiliary material", which signifies the substances other than tungsten carbide, finally the great resistance and the great tenacity of the alloy without this resulting in for this I decrease in hardness, decrease in hardness which has hitherto been a serious drawback to the manufacture of alloys having the strength and toughness required for manufacture.
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/ keep tools and dies for drawing the metal wire.
Further objects of the invention either the manufacture of an alloy suitable as a tool alloy or as a wire drawing dies should the tungsten carbide content reach not more than 79% by weight and may drop to 68% of the weight of the alloy; wherein an acid-resistant auxiliary material is combined with a relatively low content of tungsten carbide to form an alloy of sufficient hardness for these and other uses and at the same time of equal or greater strength. higher than that of known alloys containing sufficient tungsten carbide to achieve the hardness required for the uses in question;
finally providing a tool material whose "cavitation" or wear to the surfaces of the tools by the chips detached from the workpiece and the "glazing" of the workpiece, which is undesirable and indicates that the tool being used is of inferior quality , are reduced to a minimum.
On the basis of the above objectives and other objectives still, the tungsten carbide and the auxiliary material are combined in the required proportions by mixing them in the pulverulent state, then giving, under the effect of the pressure - sion, shape and dimensions required for mixing and heating the nodules thus formed at a temperature ranging from 1400 0 to 1500 0 in a neutral atmosphere (inert) for about an hour and a half.
A suitable neutral atmosphere is vacuum, hydrogen or nitrogen or a mixture of these obtained by cracking ammonia.
In the auxiliary material iron is used in an amount of 0.50 to 1, 6) 1 by weight of the total alloy and at least one other metal of the iron group which, together with iron, constitutes 5 to 7% in the weight of the total alloy, These metals of the iron group, the char ..
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Tantalum bide, and, if desired, metallic tungsten, differing from tungsten carbide, are the auxiliary materials of the invention preferably adopted. When cobalt iron and nickel are used, the cobalt preferably constitutes about half by weight of the combined proportions of the metals of the iron group, the nickel and the iron being dosed so that the iron is in the proportions mentioned above and the nickel forms the balance.
The metallic tungsten can be added along with the other metals of the auxiliary material or can be provided by the carburization of the tungsten to form tungsten carbide.
In other words, m can heat tungsten and carbon in powder form in an inert atmosphere at a temperature sufficient to ensure the combination of the tungsten and carbon which are in such proportions that at least 88 % of the total tungsten and carbon are found in the state of tungsten carbide, the balance being constituted by metallic tungsten. From 78 to 79% of this mixture can then be combined with, as discussed above, 5 to 7% of metals of the iron group and with tantalum carbide.
Tantalum carbide can be prepared by any suitable method. For example, a mixture of tantalum and finely divided carbon can be heated under vacuum to a temperature of about 2000 C; or alternatively, the mixture may be heated in a stream of hydrogen which has been reduced or deoxidized, and dried to remove moisture therefrom.
The formulas which follow indicate alloys in accordance with the invention.
Example 1.
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<tb>
<tb>
Carbide <SEP> of <SEP> tungsten <SEP> 71.12% <SEP> in <SEP> p <SEP> oids
<tb> Tungsten <SEP> metallic <SEP> 8.01 <SEP> here <SEP>. <SEP>
<tb>
Tantalum <SEP> carbide <SEP> <SEP> 14.51 <SEP> id.
<tb>
Iron <SEP> 0.84 <SEP> id.
<tb>
Cobalt <SEP> 3.31 <SEP> id.
<tb>
Nickel <SEP> 2.21 <SEP> id.
<tb>
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Example 2.
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<tb>
<tb> Carbura <SEP> of <SEP> tungsten <SEP> 70.58% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Tungsten <SEP> metallic <SEP> 7.95 <SEP> id.
<tb>
Carbura <SEP> of <SEP> tantalum <SEP> 14.40 <SEP> id.
<tb>
By <SEP> 1.58 <SEP> here,
<tb> Cobalt <SEP> 3.28 <SEP> id.
<tb>
Nickel <SEP> 2.19 <SEP> id.
<tb>
Example 3.
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<tb>
<tb> Carbide <SEP> of <SEP> tungsten <SEP> 71.21% <SEP> by <SEP> weight
<tb> Tungsten <SEP> metallic <SEP> 8.02 <SEP> id.
<tb>
Tantalum <SEP> <SEP> <SEP> <SEP> 15.05 <SEP> here,
<tb> Iron <SEP> 0.70 <SEP> id.
<tb> cobalt <SEP> 3.01 <SEP> id.
<tb>
Nickel <SEP> 2.01 <SEP> id.
<tb>
The alloy according to the invention possesses great strength and tenacity and, despite the relatively low percentage of tungsten carbide it contains, compared to known tool metals, it is just as hard as the latter. . The tungsten carbide content of designed tool metals is at least 80% and usually reaches 90% or more of the alloy, although the hardness of these metals can be increased by adding. a higher percentage of tungsten carbide, this increase in hardness is only acquired at the expense of strength.
It is therefore necessary, in the known materials, to find the proportions which alone give acceptable results, that is to say which sacrifice the maximum hardness to obtain the desirable resistance. On the contrary, it has been found in accordance with the present invention that high hardness and at the same time high strength are obtained with less tungsten carbide than in previously used tool metals.
The auxiliary material of the new alloy is refractory to the action of acids. This characteristic of resistance to the action of acids is important because it ensures the inertia of the auxiliary material to the acid lubricants generally employed. These lubricants attacked the auxiliary materials of known tools, causing the separation of the
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tungsten carbide particles, thereby destroying the surface of tools and shortening their service life.
The tendency to cavitatim often determines the useful life of a tool. "Oavitation" is the wear or er @ sion that occurs at the top of the tool, where the chips buckle when they strike the tool. Compared to known materials, the new alloy is relatively non-cavitating.
This characteristic is attributed to the presence of tantalum carbide.
Tungsten. other than that of the garbure contributes to the toughness and strength of the alloy and tends to increase its hardness. The hardness of the new alloy is also affected by the amount of iron, if the proportions of the constituents other than tungsten carbide are kept constant.
In fact, if we greatly increase the proportion of iron, the decent alloy is extremely hard.
The carbides of tantalum and tungsten contribute hardness to the extent required and generally found in hard tool metals, while the auxiliary material is believed to impart greater hardness without loss of strength.
The inventor has therefore produced an alloy which can be used in the fabrication of excellent machining, scribing and tooling tools.
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laga and which contains an auxiliary material resistant to acids representing at least 21% of the total alloy. When an alloy of the species is used to make drawing tools or dies, for example, the tools and dies thus obtained are both hard and strong; they are durable due to the presence of the acid refractory material, their reduced propensity to cavitation, their hardness and their strength. These tools seem to withstand the shocks of
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intermittent strokes, which frequently enthrall or crack ordinary tungsten carbide steels.