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"ALLIAGES METALLIQUES"
L'invention concerne les alliages métalliques et en particulier les alliages de zinc, cuivre et manganèse du type du laiton, et a pour objet des alliages améliorés de ce type.
Les alliages suivant l'invention ressemblent d'une manière géné- rale aux laitons et aux bronzes, et peuvent être appelés d'une manière appropriée laitons ou. bronzes blancs. La base de ces alliages est le zinc;, le cuivre et le manganèse, et leurs propriétés caractéristiques nouvelles et améliorées sont dues à la présence de faibles quantités d'aluminium .
Outre que l'aluminium fait acquérir d'autres propriétés physiques avan- tageuses aux alliages, il agit à titre d'anti-oxydant en empêchant l'oxy dation des éléments d'alliage, en particulier du manganèse pendant la préparation de l'alliage, et pendant qu'on le refond ultérieurement
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Les alliages suivant l'invention, dans son acception la plus
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large, contiennent de 15 à 37,5% de zinc, de 7,5 à 30 de maèl8. de 0,1 à 2f, et de préférence de 0,1 à 0,5% d'aluminium, et au moins 5 à ?7, environ de cuivre.
Les alliages particulièrement avantageux suivant l'invention contiennent de 18 à 23%, de préférence environ 21% de zinc, de 15 à 20, de préférence environ I8 de manganèse, de 0,1 à 0,5%, de préférence environ 0,5 d'alum1niQlt, et au; moine z if 67 environ, de préférence de 53 à 61% de cuivre* D'autres alliages parti-
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culièrement avantageux suivant l'invention contiennent de 20'à 25/ , de préférence environ 22, de zinc, de 7,5 if 12,5%, de préférence en- viron 10% de mangemèse, de 0,1 à 0,5%, de préférence environ o,5$ d'a- luminium, et d'au moins 55 environ, à 72% environ,.de préférence de 60 à 68% de cuivre.
L'alliage peut contenir de faibles quantités de plomb, par
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exemple de 0,1 à 3%. Camme dans le laiton ordinaire, le plomb fait acaudrir à l'alliage des propriétés avantageuses au point de vue de son aptitude à être usiné.
Le dessin ci-joint fait apparaître certaines des excellentes propriétés physiques des alliages suivant l'invention. Sur le dessin :
Les fig. 1, 2 et 3 sont des diagrammes à triple entrée, indi-
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quant respectivement les résistances à la traction, les allongene nts à la traction et les duretés Brinell des alliages de zina-manganèse-cui"f1'e coulés en sable, contenant 0,5% d'aluminium.
Sur tous les diagrammes, les teneurs en zinc et manganèse sont
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reportées directement en pourcentages de 0 à 50 Il teneur en cuivre est reportée sous forme de sommes des teneurs en cuivre et autres élé-
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ments d'alliage pour les pourcentages de 50 à 100%. Par suite., d'après les diagrammes, la teneur en cuivre contient la teneur de 0,5 d'aluminium, plus celles des autres éléments d'alliage éventuels, tel que le plomb, que ltalliage peut contenir. Les symboles Zn, Mn et Cu représentent res-
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petitement les sommets riches en zinc, riches en manganèse et riches en cuivre des diagrammes. Le triangle en trait gras de chaque diagramme con-
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tient les alliages suivant l'invention dans san acception la plus large.
Les résistances à la traction ont été déterminées en kilogrammes par millimètre carré, les allongements à la traction ont été déterminés en sur une éprouvette d'essai de 50 mm. de longueur entre-repère, et les duretés Brinell ont été déterminées sous une.charge de 500 Kg avec une bille de 10 mm. de diamètre.
En examinant les diagrammes, on Toit que la résistance à la traction des alliages est comprise entre un peu moins de 28,1, et un peu plus de 49,2 Kg/mm2. rallongement à la traction des alliages varie entre un peu moins de 20%, et un peu plus de 45%. La dureté Brinell des alliages varie d'environ 50 à un peu plus de 110. Jusque et y compris environ 2%, l'aluminium améliore la résistance à la traction et la dureté, mais fait diminuer l'allongement à la traction. Outre les autres propriétés que l'a- luminium fait acquérir à l'alliage, il exerce sur lui une action anti- oxydante.
Les alliages suivant l'invention se préparent et se manipulent depréférence dans des creusets en argile siliciure de carbone' et en char- bon-siliciure de carbone. On peut employer des creusets en acier pour la refonte, sans risque de contamination excessive par le fer, mais ils doi- vent être évités dans la préparation de l'alliage. Les creusets en oxydes réfractaires, tels que l'alumine et la magnésie, peuvent aussi être em - ployés.
Pour préparer l'alliage, on fond d'abord le cuivre et on l'amène à une température suffisamment élevée pour qu'il ne se solidifie pas lorsqu'on y ajoute ensuite les autres éléments d'alliage. Puis, on ajoute le manganèse par petites portions jusqu'à, ce que la totalité de l'addition soit dissoute dans le cuivre. Il convient à ce moment d'ajouter une pe - tite quantité de borax pour dégager l'oxyde de la surface du métal fondu (bain).
La quantité de borax est de préférence inférieure à celle qui est nécessaire pour former une couche 'fondue continue, la solution la plus avantageuse consistant à former des globules de borax fondu, qui dissol- vent l'oxyde de la surface, ou forment un flux avec lui, puis se rassemblent
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au voisinage de la paroi du creuset en laissant libre la portion oentrale dans laquelle peuvent. ttre faites les autres additions. Le borax ayant ainsi débarrassé la surface du bain de 1'oxyde, on ajoute le zinc, et on agite le bain tout entier pour obtenir une composition uniforme.
Puis , on ajoute l'aluminium par petits morceaux posés sur la surface du bain, qu'on laisse dissoudre tranquillement sans agiter le bain, On introduit ainsi une quantité plus forte dans le bain final que celle qu'on obtien- @ drait en plongeant l'aluminium au-dessous dé la surface du bain. Les opé- rations finales consistent à agiter vigoureusement, à laisser le bain reposer pendant quelques minutes pour permettre aux oxydes entraînés d'atteindre la surface, puis on enlevé l'écume et on coule.
On peut employer pour préparer les alliages suivant 1'invention des plaques de cathodes en cuivre électrolytique, ou tout autre cuivre ' de bonne quitté du. commerce. Le zinc est de' préférence un métal, de qua- lité supérieure contenant 99,9 de zinc. Le manganèse électrolytique est la forme qu'on choisit de préférence pour cet élément. Quoiqu'on emploie de préférence des métaux d'une très grande pureté, on peut obtenir des alliages possédant des propriétés satisfaisantes avec des métaux ou al - liages du commerce de pureté appropriée.
Les alliages suivant l'invention fondent à une température com- prise entre 800 et 950 C environ, température qui dépend dans une large mesure de la teneur en cuivre, et qui est d'autant plus élevée que cette - teneur est plus forte, et ils se coulent extrêmement bien. Par exemple , *1*alliage contenant 21% de zinc, le% de manganèse, 0,5%-d'aluminium et le complément étant en principe du cuivre, fond vers 825 C, et peut être coulé à une température comprise entre 875.0 et plus de 1000 C.
L'intervalle des températures de coulée auquel on donne la préférence est compris entre 875 et 900 C. Cet alliage peut être coulé très facile- ment en.sable, dans les moules en sable vert, normal, courants dansl'in- dustrie de la fonderie, euivant les pratiques courantes de coulée et de moulage dans l'industrie. Le retrait de l'allilage pendant la solidifica- tion est considérable, comme dans un grand nombre d'alliages industriels
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coules' en sable, et les procédés de traitement de ces alliages sont bien connus et appliqués dans la pratique de la fonderie industrielle.
La tolérance de retrait des modèles pour l'alliage est de 15,6 mm./m.
La densité est de 8,19 kg/dm3. Un avantage remarquable de l'alliage coulé en sable consiste dans le fait que le sable n'adhère pas à la pièce moulée et peut être facilement enlevé en la secouant, ou parun jet d'air.. La plupart des alliages de fonderie industriels doivent être décapés au jet de sable pour éliminer de leur surface le sable brûle.
Les alliages suivant l'invention peuvent être coulas non seulement en sable, mais encore.en coquille ou en coquille sous pression.
Les alliages suivant l'invention conservent parfaitement leur composition au cours de la fabrication et de la refonte, Les alliages
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de zinc, manganèse et cuivre ne contenant pas draluminium se recouvrent d'une pellicule épaisse d'oxyde brun, qui est de l'oxyde manganeux (MnO) et sont de traitement difficile. L'incorporation de l'aluminium à titre d'anti-oxydant dans les alliages suivant l'invention empêche d'une ma- nière efficace l'oxydation de la surface de l'alliage et-la perte de man- ganèse à la refonte.
Les propriétés des alliages suivant l'invention sont indiquées sur le tableau ci-dessous, la base de l'alliage étant d'environ
21% de zinc, environ 18% de manganèse, et environ 60% de cuivre.
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conservation de la composition pendant la refonte
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<tb> Alliage <SEP> avec <SEP> Alliage <SEP> sans
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0,50!% A1 Al
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<tb> Composition <SEP> après <SEP> la <SEP> première <SEP> refonte <SEP> t <SEP> : <SEP> : <SEP> 21,4 <SEP> 22,1
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Zn 21,4 22,1
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<tb> Mn <SEP> % <SEP> 18,3 <SEP> 16,6
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<tb> Composition <SEP> après <SEP> la <SEP> cinquième <SEP> refonte <SEP> : <SEP> 21,0 <SEP> @
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<tb> Zn <SEP> % <SEP> 21,0 <SEP> 21, <SEP> 7
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<tb> Mn <SEP> % <SEP> 17,4 <SEP> 13,9
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<SEP> Propriétés <SEP> physiques <SEP> après <SEP> la <SEP> huitième
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<tb> refonte <SEP> : <SEP>
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<tb> Dureté <SEP> Brinell <SEP> 112
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<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> 47,8 <SEP> kg/mm2
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<tb> Allongement <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> 18,8%
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Les alliages suivant l'invention possèdent des propriétés avan- .tageuses de résistance à la corrosion. Par exemple, ils résistent à
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l'action de l'eau de mer, des acides et alcalis dilués, mieux que 1a plupart des types de laitons et de bronzes actuellement connus.
Ils 'peuvent concurrencer les bronzes, y compris les bronzes
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à l'étain et 1 Italuminium, et dans certains cas leur sont supérieurs.
Les alliages sensiblement libres de plomb suivant 1'invention peuvent
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être facilement laminés ou trayafllés mécaniquement de toute autre ma- nière. Ceux qui contiennent de 15 à 25% de zinc, et de 10 et z de mn- ganèse et plus particulièrement de 18 à 33% de zinc, et de 15 à 20% de manganèse, ressemblent è. largentan, et une fois laminés peuvent être' traités de la même manière que l'argentan, par exemple, dans la fabrica- tion des couverts de table qui peuvent être recouverts d'une couche d'ar-
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gent électrolytique. Les propriétés des alliages laminés sont indiquées sur le tableau.. suivant, orr rapport à celles d'un argentan de OOQ1psrs.i:i!on.
Le degré de retreinte par étirage % est le résultat dtune opération d'em-
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boutiasage effectuée sur un disque décoiapi dans la tôle, et les chiffres du tableau représentent la diminution en % du diamètre de la calotte com- paré à celui du disque. Le degré de retreinte maximum de la machine à essayer était de 50,9% et les éprouvettes recuites ont donné des résul- tats supérieurs.. Le 'degré de retreinte minimum de la machine étai t de 40%.
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Composition "-avc'r ;r.a;i : sr0^anSr.,E uia-ïjjo - de " ' Î ' l'alliage : - l*alliage - ' 1 -l ''u'a (CF) ) l' ' (s) " id) U :tE3 fl.
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