BE474027A - - Google Patents

Description

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  " Procédé de fabrication d'alliages durs résistant à l'oxy- dation, aux .températures élevées, et produits en résultant". 



   La présente invention se rapporte à des allia- ges durs résistant à l'oxydation,aux températures élevées et à leur procédé de fabrication. On sait que les alliages frittés durs composés de carbure de tungstène et de cobalt, auxquels on ajoute parfois de plus faibles proportions d'au- tres carbures tels que le carbure de titane et le carbure de tantale, sont précieux en ce qu'ils conservent leurs pro- priétés de dureté et de résistance à l'usure à des tempéra- tures élevées à un degré plus élevé que ne le font la plupart des autres alliages durs.

   On sait également qu'ils présen- tent l'inconvénient   d'être   sujets à l'oxydation aux tempéra-      

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 tures supérieures à   600 C.   environ à un tel degré qu'il fait obstacle à leur emploi dans les cas qui comportent une exposition prolongée à ces températures, 
On sait en outre que les alliages durs frittés dont le carbure de titane constitue la partie principale possèdent une plus grande résistance à l'oxydation aux tem- pératures élevées que les alliages sus-mentionnés dont le constituant principal est le carbure de tungstène.

   De plus les alliages frittés à base de carbure de titane présentent des difficultés de fabrication qui sont dues en partie à la grande finesse des poudres de carbure de titane du commerce, laquelle entraîne des difficultés dans la compression et le frittage. 



   Le but principal de la présente invention est donc de fournir une composition de matière frittée qui ré- siste fortement à l'oxydation aux températures élevées, conserve sa dureté aux températures élevées à un degré com- parable à celui auquel les alliages à base de carbure de tungstène conservent leur dureté et qui soit plus facile à 
 EMI2.1 
 transformer en objets solides que les alliages en carbure de titane comportant un liant métallique auxiliaire comme le nickel. 



   Conformément   à l'invention   on parvient au résultat désiré en employant un alliage fritté formé d'un carbure double de titane et de chrome avec un liant métal- lique auxiliaire comprenant un ou plusieurs des métaux sui- vants : le nickel, le cobalt et le fer. 



   Le carbure double susmentionné de titane et de chrome est constitué par une solution solide, ou par des cristaux mixtes, de carbure de chrome et de carbure de ti- tane et, pour obtenir les avantages de la présente inven- tion, il peut contenir de 5 à   35%   de carbure de chrome. On      

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 peut le fabriquer conformément aux procédés bien connus de fabrication de cristaux mixtes de deux ou de plusieurs car- bures, mais la demanderesse préfère le fabriquer par chauf- fage dtun mélange de bioxyde de titane, dioxyde chromique et de noir de fumée à une température voisine de   2000 C.   en atmosphère réductrice ou sous vide. Le carbure double ainsi produit peut être broyé au broyeur à boulet de la manière connue en une poudre fine.

   Il peut être broyé au broyeur à boulet avec la quantité désirée de liant métallique auxi- liaire qui peut aller de 10 à 60% de la composition totale. 



   La poudre obtenue au broyeur à boulet peut être comprimée de la manière connue et, si elle est compri- mée en lingots, être usinée, préfrittée en atmosphère d'hy- drogène ou sous vide, par exemple à 800 C, usinée et fina- lement frittée à température plus élevée. 



   L'alliage peut être   frittes   en atmosphère d'hydrogène très pur, mais il est préférable d'opérer sous vide poussé, par exemple de l'ordre de 1 mm. de mercure. La température de frittage doit être généralement de 1250 à 1450 C. L'atmosphère du four, particulièrement si l'on em- ploie de l'hydrogène, ne doit pas être trop   carburante,sur-   tout si l'on emploie le nickel'comme métal liant auxiliaire, la demanderesse ayant trouvé que le nickel absorbe le car- bone à la température de frittage et que le carbone précipi- te au refroidissement à l'état de graphite, ce qui affaiblit l'alliage.

   De même les objets comprimés ne doivent pas être placés sur des dalles de graphite ou de carbone au cours du pré-frittage, mais sur une matière réfractaire appropriée telle que de l'alumine fondue, laquelle peut également être employée comme support au cours du frittage final. 



   En faisant varier les proportions de liant métallique auxiliaire, on peut faire varier les propriétés mécaniques de l'alliage de l'invention dans des limites 

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 étendues,, Pour un rapport constant de ca rbure de chrome et de carbure de titane, une augmenta tion de la teneur en liant provoque une augmentation de densité, une diminution de dureté, une augmentation de résistance et une augmenta- tion de la résistance à l'oxydation. Avec des proportions plus faibles de liant, les propriétés mécaniques sont sem- blables à celles des carbures cémentés durs et relativement cassants employés habituellement pour les outils de taille, les matrices d'estampage, etc....

   Avec les proportions plus élevées de liant on obtient des alliages d'une dureté voisi- ne de 600 à la pyramide de   Vickers   et d'une plus grande résistance au choc. Pour une proportion constante de liant, une augmentation de carbure de chrome provoque une augmen- tation de densité, une légère diminution de dureté, une diminution de résistance et une augmentation de résistance à l'oxydation. Tous les alliages ont des densités relative- ment faibles de l'ordre de 5 à 7 suivant la composition. 



   Les alliages fabriqués conformément à la pré- sente invention s'oxydent moins rapidement à 900 C. que les alliages formés principalement de carbure de tungstène à   600 C.   Ils s'oxydent en outre à une vitesse qui n'est que du tiers ou du huitième de celle des alliages de carbure de titane et de nickel à la même température. 



   On trouvera ci-après des exemples d'alliages préparés et ayant une composition conforme à la présente invention: 
EXEMPLE I. 



   On broie au broyeur à boulet une charge de 1066 gr. de bioxyde de titane, 237 gr. d'oxyde chromique et 550 gr. de noir de fumée, pendant   24   heures. Le mélange est alors chauffé en atmosphère d'hydrogène pendant une heure et demie à une température domprise entre 2000  et 2200 C. Le carbure résultant est broyé et tamisé au tamis      

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 à ouvertures de 125 microns. On malaxe alors à l'état hu- mide 250 gr. du carbure et 250 gr. de poudre de nickel ob-   tenus par   réduction au sein   dhydrogène   avec des boulettes de carbure fritté pendant 48 heures, on sèche au four sous vide et on passe au tamis à ouverture'de 125 microns.

   La poudre est mise sous la forme désirée au moyen d'une matri- ce sous une pression de 315 kg./cm2, laquelle est ensuite pré-frittée en atmosphère d'hydrogène sec à 750 C. L'objet comprimé pré-fritté est alors coupé en morceaux'qui sont frittés sous un vide inférieur à   lmm,   de pression pendant une demie-heure à 1300 C.

   Le produit final possède les pro- priétés suivantes : 
 EMI5.1 
 
<tb> Densité <SEP> 6,63
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> . <SEP> Dureté <SEP> Indice <SEP> pyramide <SEP> de <SEP> Vickers:
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 700
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Résistance <SEP> transversale <SEP> 14.100 <SEP> kg./cm2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Oxydation <SEP> 0,006 <SEP> gr. <SEP> par <SEP> cm2 <SEP> d'augmen-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> tation <SEP> dé <SEP> poids <SEP> après <SEP> 100
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> heures <SEP> d'exposition <SEP> à <SEP> 900 C.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> dans <SEP> l'air.
<tb> 
 



   EXEMPLE II. 



   On broie, on sèche, on comprime et on soumet au pré-frittage de la manière précédemment décrite une char= ge de 400 gr. d e carbure préparé comme dans l'exemple I et 100 gr. de nickel réduit au sein d'hydrogène. Les pièces ainsi produites sont frittées. sous vide pendant une demie heure à 1425 C.- 1450 C. et le produit final possède les propriétés suivantes 
 EMI5.2 
 
<tb> Densité <SEP> 5,80
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Dureté <SEP> 1400 <SEP> (Indice <SEP> pyramide <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Vickers)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Résistance <SEP> transversale <SEP> 6,345 <SEP> kg./cm2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Oxydation <SEP> 0,016 <SEP> gr.

   <SEP> d'augmentation <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> poids <SEP> par <SEP> cm2 <SEP> après <SEP> 100
<tb> 
 

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 EMI6.1 
 
<tb> heures <SEP> d'exposition <SEP> à <SEP> 900 C.
<tb> 
<tb> dans <SEP> l'air.
<tb> 
 



    EXEMPLE III.   



   On mélange, on carbure, on broie et on malaxe comme ci-dessus décrit une charge de 1200 gr. de bioxyde de titane, 118 gr. dioxyde chromique et 580 gr. de noir de fumée. On malaxe alors une charge de 250 gr. de ce carbure et de 250 gr. de nickel obtenu par réduction au sein d?hy- drogène, on sèche, on comprime et on fritte comme ci-dessus décrit.

   On fritte alors sous vide pendant une demie heure à 1300 C.; le produit final possède les propriétés suivan-   tes :    
 EMI6.2 
 
<tb> Densité <SEP> 6,45
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Dureté <SEP> 730 <SEP> (Indice <SEP> de <SEP> pyramide <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Vickers)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Résistance <SEP> transversale <SEP> 15.500 <SEP> kg./cm <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Oxydation <SEP> Augmentation <SEP> de <SEP> poids <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,009 <SEP> gr. <SEP> par <SEP> cm2 <SEP> après <SEP> 100
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> heures <SEP> d'exposition <SEP> à <SEP> 900 C.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> dans <SEP> l'air.
<tb> 
 



   Naturellement l'invention n'est nullement limitée aux détails d'exécution ci-dessus décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.

Claims (1)

1. R E S U M E La présente invention a principalement pour objets 1 - Un procédé de fabrication d'alliages durs frittes, ledit procédé étant notamment remarquable par les caractéristiques suivantes considérées séparément ou en combinaisons : a) on procède à un pré-frittage en atmosphère réductrice ou sous vide de lingots comprimés formés d'un carbure double de titane et de chrome intimement mélangé <Desc/Clms Page number 7> avec un liant métallique comportant le nickel et/ou le cobalt et/ou le fer, on usine ces lingots pour obtenir des pièces de la forme désirée et on les fritte à température plus élevée en atmosphère réductrice ou sous vide;

   b) ledit carbure double de titane et de chro- me est préparé par chauffage d'un mélange d'oxydes de ti- tane et de chrome, de préférence de bioxyde de titane et d'oxyde chromique, avec du carbone, de préférence sous forme de noir de fumée, à une température sensiblement de 2000 C. en atmosphère réductrice ou sous vide; c) ledit carbure double est réduit en poudre fine par exemple au moyen d'un broyeur à boulet et mélangé intimement avec le liant métallique, la phase finale de frittage étant conduite à une température comprise entre 1250 et 1450 C.

   2 - A titre de produit industriel nouveau, un alliage dur fritté remarquable notamment par les caractérisa tiques suivantes, considérées séparément ou en combinaison : a) il est formé d'une solution solide ou de cristaux mixtes de carbure de chrome et de carbure de tita- ne, le carbure de chrome formant de 5 à 35 % de la solution solide, ladite solution solide étant additionnée d'un liant auxiliaire dans la proportion de 10 à 60 % de la composition totale, lequel liant métallique est constitué par le nickel et/ou le cobalt et/ou le fer; ' b) ledit alliage est formé de 10 à 20 % de carbure de chrome dans la solution solide formant ledit car bure double, et il comporte de 40 à 50 % de nickel, rapporté au poids de la composition totale.

   3 - A titre de produits industriels nouveaux, les produits et objets fabriqués avec ledit alliage.