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"alliages du magnésium".
Les alliages connus du magnésium, à. pourcentage élevé de ce métal, qui. sont destinés à la fonte contiennent., à quelques exceptions près destinées à des applications spéciales, principalement de l'aluminium et du zinc comme éléments d'al- lïage. Dans ce cas, la teneur- en aluminium est comprise entre 4% et la % et la teneur en zinc s'éléve jusqu'à environ Se$ la teneur- en ce dernier' métal étant abaissée à mesure que la teneur en aluminium augmente.
Suivant la composition spéciale de l'alliage et suivant la nature du procédé de coulée% coulage en sable,, moulage en coquille ou. moulage mécanique par- pression, @
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les alliages de magnésium connus, destinés à la fonte, présentent à l'état non-trempé une résistance a la traction de 16 à 22 kg. par mm2 avec un allongement de 3 à 125 et une limite élastique de 8 à 16 kg. par mm2 (voir- "Werkstoffhandbuch Nichteinsenmetalle, 1936, feuille K 3) .
Mais un inconvénient de ces alliages connus réside dans le fait que, lorsde la solidification, ils tendent à la formation de micro-tapures". Par l'expression "micro-tapures", on entend de fines fissures capillaires qui se forment dans la texture et qui entrainent non seulement un manque d'étanchéité de la matière coulée, sous l'effet d'une pression unilatérale dagents liquides ou gazeux, mais qui agissent comme une entaille et qui par conséquent portent, dans certains cas, essentiel préjudice aux bonnes pmpriétés de résistance mécanique qu'on atteint dans une texture intacte, particulièrement aux endroits où le matériel s'accumule et qui sont soumis a de fortes fatigues.
De nombreuses tentatives ont déja été faites pour éviter la formation de micro-tapores par une application plus ample de plaques de refroidissement, aiiisi que d'autres mesures pour le refrc idissement rapide de la zone de la texture mise en danger. Ces mesures sont cependant d'une application coûteuse et elles sont difficiles à régler dans le travail technique ; souvent on n'atteint qu'un succès par- tiel.
La présente invention se rapporte a des alliages du magnésium qui, grâce à leur composition, sont non seulement égaux, mais en partie même considérablement supérieurs, en ce qui concerne la résistance mécanique, aux alliages de magnésium connus jusqu'ici, destinés a la fonte. Les alliages de magnésium, objet de la présente invention, ne manifestent aucunement ou a un degré beaucoup plus faible la tendance des alliages de magnésium connus destinésa la fonte, a la formation de micro-t&pures. Les alliages, objet de l'invention, sont ca-
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ractérisés en ce qu'ils contiennent du cérium en quantités de 0,1 % au moins et 2,0% environ au plus, ainsi que du zinc en quanti- tés variant entre 0,5% au moins et 12% environ au plus, mais, de préférence, ne dépassent pas 3%,
Les alliages peuvent contenir, outre ces métaux, des éléments susceptibles de former' des alliages qui, même en la présence des deux métaux principaux ajoutés dans les proportions précitées, sont solubles dans le magnésium à l'état solide; le cadmium, l'étain et 1''argent conviennent particuliérement.
La quantité de ces éléments ajoutés en supplément peut s'élever, suivant la présente invention, à. environ 10%;de préférence, elle ne dépassera paa 4%. Cependant, la demanderesse a trouvé que les propriétés. favorables des alliages à la base de magnésium, cérium et zinc, objet de la présente invention, subissent un préjudice considérable, du fait de la présence d'aluminium , au moins lors- que la teneur, en ce dernier métal est supérieure à 1% environ, de sorte que, conformément à l'invention, on n'admet pas inten- tionnellement l'aluminium comme constituant de ces alliages.
La présence de quantités minimes- de silicium a égale- ment un effet défavorable sur les propriétés des alliages-;en outre, la présence de l'antimoine est désavantageuse. Par contre, la teneur normale du magnésium en fer (environ 0,05%), teneur que l'on considérait jusqu'ici comme indésirablement élevée dans les. alliages de magnésium connus destinés à la fonte et que, pour ce motif, on cherchait à réduire, en appliquant des procédés par- ticuliers, n'a pas, d'effet défavorable sur les alliages suivant la présente invention;
au contraire, elle semble même améliorer les propriétés des alliages.'
Afin d'augmenter- la résistance à la corrosion, il y a avantage a. ajouter- aux alliages suivant la présente invention la quantité usuelle de manganèse dans les proportions de 0,3 à 0.6% environ.
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La demanderesse a constaté en outre qu'on peut conférer aux alliages, faisant l'objet de la présente invention, une amélioration supplémentaire très considérable de leurs propriétés de résistance mécanique en soumettant ces alliages à un traitement thermique convenable.
Ce traitement thermique consiste à porter les alliages au rouge pendant plusieurs heures , de préférence à des températures aussi élevées que possible, c'est à dire aussi voisines, mais au-dessous de celle du solidus et, après un refroidissement rapide,, par exemple par exposition des alliages a l'air-, à les recuire pendant un temps prolongé à des températures plus basses que celles précitées (à des températures comprises entre 120 C et 250 C environ.) Quand il s'agit d'un alliage qui contient il,75 % de cérium et 4 % de zinc, il y a avantage par exemple a le porter au rouge pendant 5 heures à une température de 5150 C et a le recuire ensuite pendant 20 heures' à 1750 C.
Eventuellement, on peut renoncer a ce chauffage ayant ppur but l'homogénéisation, et on peut limiter le traitement thermique au recuit décrit plus haut. Dans ce cas, l'amélicration préditée des propriétés mécaniques est cependant, en général, bien inférieure à celle qu'on atteint par le chauffage au rouge.
Dans le tableau suivant, on a indiqué à titre d'exemples un certain nombre d'alliages suivant la présente invention, ainsi que les caractéristiques de résistance mécaniques de ces alliages.
A titre de comparaison, on a indiqué les valeurs, correspondantes de deux alliages (N 1 et 2 du tableau) dont le premier ne contient que 0,3% de manganèse et l'autre 0,3% de manganèse et 0,5% de zinc seulement; ces deux alliages sont donc exempts de cérium.
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Les- nombres de ce tableau montrent qu'on obtient les meilleures propriétés de résistance par l'addition des quantités Les- plus faibles de cérium aux alliages, une augmentation de la teneur en cérium entre les limites envisagées dans la présente invention entraîne toutefois une suppression encore plus
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complète de la formation de "micro- tapureall,rës ultat que n'expri- ment évidme,emt pas les nombres du tableau reproduit ci-dessus.
On peut, par conséquent, par- une addition proportionnée de cérium viser l'obtention soit d'une texture possédant des propriétés de résistance particulièrement avantageuses, soit une texture spé-
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cialement exempte de micro-ta:pures; le choix entre ces deux tex- tures dépend essentiellement de- l'usage auquel sont destinées les pièces coulées.
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Les alliages faisant l'objet de la présente invention se prêtent non seulement à la préparation de pièces par moulage en châssis, mais ils manifestent aussi des propriétés satisfaisantes à l'état pétri.
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"magnesium alloys".
The known alloys of magnesium, to. high percentage of this metal, which. are intended for cast iron contain., with a few exceptions intended for special applications, mainly aluminum and zinc as alloying elements. In this case, the aluminum content is between 4% and 1% and the zinc content rises to about Se $ the content of the latter metal being lowered as the aluminum content increases.
Depending on the special composition of the alloy and the nature of the casting process% sand casting ,, shell casting or. mechanical die-casting, @
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the known magnesium alloys, intended for cast iron, have in the unhardened state a tensile strength of 16 to 22 kg. per mm2 with an elongation of 3 to 125 and an elastic limit of 8 to 16 kg. per mm2 (see- "Werkstoffhandbuch Nichteinsenmetalle, 1936, sheet K 3).
But a drawback of these known alloys lies in the fact that, during solidification, they tend to form micropatterns ". By the expression" microgroups "is meant fine hairline cracks which form in the texture. and which not only lead to a lack of tightness of the casting material, under the effect of unilateral pressure from liquid or gaseous agents, but which act as a notch and which consequently, in certain cases, seriously prejudice the good properties mechanical resistance that is achieved in an intact texture, particularly in places where material accumulates and which are subject to severe fatigue.
Many attempts have already been made to avoid the formation of microtapores by a wider application of cooling plates, as well as other measures for the rapid cooling of the endangered texture area. However, these measures are costly to apply and are difficult to regulate in technical work; often only partial success is achieved.
The present invention relates to magnesium alloys which, by virtue of their composition, are not only equal, but in part even considerably superior, as regards mechanical resistance, to the magnesium alloys known hitherto, intended for casting. . The magnesium alloys, object of the present invention, do not show at all or to a much lower degree the tendency of the known magnesium alloys intended for melting, to the formation of micro-t & pure. The alloys, object of the invention, are ca-
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characterized in that they contain cerium in quantities of at least 0.1% and at most about 2.0%, as well as zinc in quantities varying between at least 0.5% and at most about 12%, but, preferably, do not exceed 3%,
The alloys may contain, in addition to these metals, elements capable of forming alloys which, even in the presence of the two main metals added in the aforementioned proportions, are soluble in magnesium in the solid state; cadmium, tin and silver are particularly suitable.
The amount of these elements added in addition may amount, according to the present invention, to. about 10%; preferably it will not exceed 4%. However, the Applicant has found the properties. favorable alloys based on magnesium, cerium and zinc, object of the present invention, suffer considerable damage, due to the presence of aluminum, at least when the content of the latter metal is greater than 1% approximately, so that in accordance with the invention aluminum is not intentionally accepted as a constituent of these alloys.
The presence of minimal amounts of silicon also has an unfavorable effect on the properties of the alloys, furthermore the presence of antimony is disadvantageous. On the other hand, the normal iron content of magnesium (about 0.05%), a content which has hitherto been considered undesirably high in. known magnesium alloys intended for smelting and which, for this reason, it was sought to reduce, by applying particular processes, has no unfavorable effect on the alloys according to the present invention;
on the contrary, it even seems to improve the properties of the alloys.
In order to increase the corrosion resistance, there is advantage a. add- to the alloys according to the present invention the usual amount of manganese in the proportions of about 0.3 to 0.6%.
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The Applicant has further observed that it is possible to confer on the alloys forming the subject of the present invention a very considerable additional improvement in their mechanical strength properties by subjecting these alloys to a suitable heat treatment.
This heat treatment consists in bringing the alloys to red for several hours, preferably at temperatures as high as possible, that is to say as close to, but below that of the solidus and, after rapid cooling, for example by exposing the alloys to air, annealing them for a prolonged time at temperatures lower than those mentioned above (at temperatures between approximately 120 C and 250 C.) When it is an alloy which contains 11, 75% cerium and 4% zinc, it is advantageous for example to heat it red for 5 hours at a temperature of 5150 C and then anneal it for 20 hours at 1750 C.
Optionally, this heating for the purpose of homogenization can be dispensed with, and the heat treatment for annealing described above can be limited. In this case, however, the predicted improvement in mechanical properties is, in general, much less than that achieved by red heating.
In the following table, a number of alloys according to the present invention have been indicated by way of example, as well as the mechanical strength characteristics of these alloys.
For comparison, the corresponding values of two alloys (N 1 and 2 of the table) have been indicated, the first of which contains only 0.3% manganese and the other 0.3% manganese and 0.5%. zinc only; these two alloys are therefore free of cerium.
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G? 6G - 0.5t 25i 5.0 18> 3 13. 037S 62ci 0.5: "28.5 3.4 2253 - ¯ ¯ ¯¯ ¯¯¯ ¯! ¯, - ¯¯¯ - #. ### # -¯¯¯ ¯ - 14., 75 4thQ 4th oes:: 26i3 9.4 1618
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The numbers in this table show that the best strength properties are obtained by the addition of the lower amounts of cerium to the alloys, increasing the cerium content between the limits contemplated in the present invention, however, results in removal. even more
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complete formation of "micro-tapureall, which is not evidently experienced, does not take the numbers in the table reproduced above.
It is therefore possible, by a proportionate addition of cerium, to obtain either a texture having particularly advantageous resistance properties, or a specific texture.
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especially free of micro-ta: pure; the choice between these two textures depends essentially on the use for which the castings are intended.
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The alloys which are the subject of the present invention are not only suitable for the preparation of parts by molding in a frame, but they also exhibit satisfactory properties in the kneaded state.