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EMI1.1
PERFECTIONNEMENTS A UNE C0MP0SITI0N 'DESTINEE,à ETR-E;INCORPOREE,ALA FONTE OU A'L ACIER.
La présente invention se rapporte à une composition nouvelle des- tinée au réglage et à l'amélioration des propriétés physiques de la fonte et à d'autres utilisations, telles que le traitement de l'acier en fusion.
On désigne par le terme général "fontes" les fontes grises, les fontes blanches,les fontes coulées en coquille et les fontes malléables. Les propriétés de ces différents métaux dépendent en partie des facteurs chimiques (principalement des pourcentages de carbone et de silicium) et en partie des facteurs physiques les deux étant influencés par les conditions des procédés de fabrication. Cela provient du fait que la fonte est essentiellement le ré- sultat d'un procédé donné et que l'influence des caractéristiques du procédé se répercute sur les qualités du produit. On utilise l'alliage pour modifier les propriétés de certaines fontes; aussi soumet-on certaines fontes, qu'elles soient à l'état d'alliage ou non, à des traitements thermiques pour produire les résultats désirés pour des fontes destinées à des usages particuliers.
La structure physique (c'est-à-dire la nature et la distribution des micro-é- léments), et par conséquent les propriétés du métal sont influencées non seu- lement par ces différents facteurs, mais encore par le réglage de la tempéra- ture maximum qu'atteint le fer en fusion et la vitesse du refroidissement au- tant pendant qu'après la solidification.
On considère parfois la fonte comme étant un matériau ne donnant pas satisfaction comme matériau de construction en raison de sa faible résis- tance et de l'absence de ductilité comparées à celles de l'acier et de cer- tains autres alliages utilisés dans l'industrie mécanique. La fonte est ainsi comparativement toujours décrite comme étant essentiellement cassante, spé- cialement à l'état de fonte brute; on'peut réduire cette fragilité à un faible degré seulement par un traitement à chaud ou alors par des traitements très
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longs et coûteux que l'on applique à des fers entrant dans la gamme des fontes malléables.
La fonte que l'on utilise le plus souvent industriellement dans la construction est cependant la fonte grise, cette désignation se rapportant en réalité à des limites très écartées de compositions dont les propriétés varient largement en rapport. La composition de la fonte grise est générale-; ment comprise entre 0,50 et 2,75 % de silicium et 2,70 et 3,60 % de carbone total. A l'intérieur de ces limites de composition, la résistance à la traction peut varier de 1.050 à 4.200 kg/cm2 et parfois davantage.
Bien qu'une partie du carbone présent dans la fonte grise puisse se trouver combinée sous la forme de carbure de fer, la plus grande partie est présente sous forme élémentaire telle que le graphite. Les quantités relatives de carbone libre et de carbone combiné autant que la forme, les dimensions et la distribution des particules, dépendent de la composition chimique du fer restant et des facteurs décrits ci-dessus, en particulier de la température maximum atteinte à l'état liquide, de la vitesse de refroidissement pendant et après la solidification et du genre de traitement à chaud appliqué, le cas échéant, à la fonte solidifiée.
Les éléments qui interviennent dans la production de la fonte peu- vent ajouter ou nuire à ses propriétés, telles que la résistance à la traction, la ténacité et la ductilité. On maintient, par exemple, la teneur en soufre aussi basse que possible parce que, tout en augmentant quelque peu la résis- tance à la traction de la fonte, il diminue de façon très marquée la ductilité.
Le réglage de la teneur en soufre dépend cependant des matières premières et du procédé, et souvent on ne peut pas la maintenir à un taux très bas parce qu'on ne dispose que de matières premières à teneur élevée en soufre, les frais du raffinage au four électrique étant prohibitifs, et le traitement chi- mique n'étant pas approprié ou suffisamment uniforme. Le phosphore augmente parfois la résistance de la fonte mais la rend facilement cassante en quan- tités importantes.
On a utilisé certains éléments que l'on considère généralement comme formant des alliages pour modifier la structure et les propriétés de la fonte. Dans certains cas, l'addition de ces alliages se traduit par l'a- mélioration d'une des propriétés au détriment de l'autre, par exemple la ré- sistance à la traction peut être augmentée aux dépens de la tenacité du fer qui est réduite, à moins que l'on ait recours à un genre de traitement par la chaleur approprié, susceptible de lui conserver sa ténacité. Dans d'autres cas, l'amélioration de la résistance à la traction s'accompagne d'une réduc- tion de l'aptitude du fer à se laisser travailler; dans certains des cas ci- dessus, le traitement par la chaleur, tel que le recuit, peut rendre au fer l'aptitude à se laisser travailler.
Il est connu que le magnésium incorporé au fer qui donnerait autre- ment la fonte grise ou une fonte analogue contribue à donner à ce fer une ré- sistance élevée et une certaine ductilité. La ductilité s'améliore, dans cer- tains cas, par un traitement de recuit accompagné d'un abaissement relative- ment faible de cette résistance supérieure à la traction.
Cependant, de sérieuses difficultés s'opposèrent aux tentatives de faire du procédé au magnésium un procédé permettant d'obtenir avec certi- tude des fabrications successives en continu d'articles en fer d'une haute résistance à la traction et d'une bonne ductilité en même temps. Le point d' ébullition du magnésium étant considérablement plus bas que les températures de fusion des métaux avec lesquels on le combine de préférence pour préparer des agents d'addition, et inférieur aux températures auxquelles on coule et verse la fonte, occasionne des difficultés extrêmes de réglage de l'utilisa- tion du magnésium à partir de la matière première jusqu'à la fonte terminée.
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Le point débullition du magnésium est situé à environ 1100 Ci) ce qui occasionne des pertes très importantes dues à la vaporisation du mag- nésium lorsqu-on l'introduit dans du cuivre et du nickel en fusion pour produi- re des mélanges d'addition contenant par exemple 20 % de magnésium et 80 % de cuivre, ou 20 % de magnésium et 80 % de nickel. Une autre difficulté se pré- sente lorsqu'on essaie d'introduire du fer dans ces compositions.Le fer constitue un support métallique très approprié lorsqu'il s'agit d'introduire du magnésium dans des alliages de fer, tels que la fonte grise ou l'acier.
L'introduction du fer dans des alliages à base de cuivre ou de nickel mention- nés si=dessus ne fait, cependant, qu'augmenter encore les pertes déjà élevées de magnésium pendant le processusa
Etant donné que la température de la fonte qui s'écoule du cubilot est normalement comprise entre 1260 et 1540 C, il est évident que l'on s'ex- posera à des pertes supplémentaires par vaporisation lorsqu'on ajoute des al- liages de magnésium au fer. Lorsqu'on introduit du magnésium métallique pur dans la fonte à de telles températures de coulée, sa volatilisation peut même prendre un caractère explosif.
Le magnésium continue à se vaporiser tant que le fer est à l'état fondu et le facteur temps combiné avec la réaction ini- tiale violente se traduit par des pertes variables et par un comportement qui sort des limites d'un contrôle technique satisfaisant. L'utilisation d'allia- ges comme agents d'addition tels que les compositions déjà mentionnées de 20% de magnésium et 80 % de cuivre, ou de 20 % de magnésium et de 80 % de nickel, ne permet pas de surmonter ces difficultés de façon satisfaisante.
Lorsque, par exemple de la fonte à laquelle on a incorporé de tels alliages est portée aux températures les plus élevées indiquées ci-dessus,, une réaction violente peut avoir lieu qui entraîne de grandes pertes de magnésium par volatilisation ainsi que des pertes de métal et présente pour le personnel le danger de pro- jection de fonte en fusion. Lorsque d'un autre côté, la température du fer est faible, il se fait une solution incomplète qui se traduit par des ségréga- tions et par la variation à la fois de la structure et des propriétés dans la masse du produit.
Au cours de recherches étendues en vue de la mise au point d'un procédé industriel satisfaisant de production de fonte contenant du magné- sium, dont les propriétés seraient prévisibles et susceptibles d'être repro- duites, la demanderesse a découvert que certaines combinaisons de préférence sous forme d'alliages de magnésium, silicium, cuivre, fer, permettent de sim- plifier le problème ci-dessus de manière inattendue. Ces découvertes consis- tent premièrement en une combinaison particulière déterminée, en ce qui con- cerne les proportions de magnésium, silicium, cuivre et fer, qui augmente sensiblement le rendement du magnésium dans la fabrication d'un agent d'addi- tion lorsqu'on incorpore cet agent à la fonte en fusion. La combinaison des différents effets se traduit par des économies substantielles.
Plus impor- tant encore est le fait que l'on peut obtenir les perfectionnements de la fon- te terminée lorsqu'on utilise les alliages correspondant aux compositions fai- sant l'objet de la présente invention plus facilement avec une bien plus gran- de régularité. Bien que l'on ait produit fréquemment de la fonte dans laquel- le la presque totalité du carbone se trouve sous la forme de particules sphé- roides, il a été très difficile d'obtenir des fontes présentant une struc- ture parfaite dans les conditions de fabrication imposées par les différentes installations et appareils de fusion, les matières premières et les autres conditions de fonderie. Il est possible de se rapprocher beaucoup mieux de la perfection lorsqu'on met en oeuvre les alliages faisant l'objet de la pré- sente description.
Bien que le mécanisme du comportement des compositions magnéesium-silicium-cuivre-fer dans les limites déterminées ci-dessus ne soit pas entièrement éclairci, les résultats obtenus présentent cependant une telle régularité, autant dans la fabrication de l'alliage que dans son utilisation dans la fonte grise sur des quantités importantes produites et dans un grand nombre d'opérations de fonderie différentes, que l'on a pu obtenir un perfec- tionnement sensible de la technique.
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Les limites des teneurs d'une composition qui permettent d'obtenir les avantages mentionnés sont comprises entre 5 et 25 % de magnésium, 20 et 45 % de silicium, 3 et 20 % de cuivre, le complément sensiblement entier étant constitué par 20 % au minimum et 60 % au maximum de fer, sauf les impuretés habituelles et les éléments présents en faible quantité, tels que le carbone, le manganèse, le soufre, le phosphore, etco, dont l'importance ne dépasse généralement pas un total de 5 . Le nickel n'est pas compris parmi ces impuretés en faible quantité ; il se trouve présent dans certaines fontes brutes et dans la plupart des déchets de fer et d'acier,et peut par conséquent être présent dans ces alliages en une quantité allant jusqu'à environ 2 % et ne gêne aucunement le rôle qu'exercent les alliages.
Dans les limites des teneurs de la composition déjà mentionnées, on préfère restreindre les proportions des différents éléments de manière que le taux de silicium par rapport au magnésium ne soit pas inférieur à environ 2 :1 et pas supérieur à environ 6 :1, et de préférence non supérieur à 4,5 : 1, la teneur en magnésium par rapport au cuivre n'étant pas inférieure à 1 2 et pas supérieure à 4 : 1, et de préférence non supérieure à 2,5 : 1. On donne ci-après, à titre non limitatif, trois exemples de compositions comprises entre ces limites déterminantes qui contiennent les proportions préférées des éléments, compositions que l'on a préparées et mises en oeuvre avec succès:.
EMI4.1
1E.l. ? 2 N ¯3
EMI4.2
<tb> Magnésium <SEP> 9,96 <SEP> 9,68 <SEP> 20,35
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 33e97 <SEP> 20,70 <SEP> 29,40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 6,32 <SEP> 19,28 <SEP> Il,42
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> complément <SEP> complément <SEP> complément
<tb>
Les avantages particuliers obtenus par une teneur en fer comprise entre 20 et 60 % sont à double effet : le fer augmente le poids spécifique de l'alliage en l'aidant à pénétrer dans le métal en fusion et élève le point de fusion en abaissant ainsi la teneur de solution dans la fonte en fusion et en produisant une distribution plus uniforme à travers la masse.
En plus de sa propriété de fondre trop rapidement en l'absence de fer, le prix de fabrication devient excessif lorsqu'on maintient la teneur en fer en-dessous d' environ 20 %. Lorsqu'au contraire on permet à cette teneur de dépasser 60 %, les pertes en magnésium pendant la fabrication de l'alliage deviennent excessives et très coûteuses et le taux de dissolution d'un tel alliage dans la fonte en fusion est trop faible et, par conséquent, son efficacité est fortement diminuée.
Lorsqu'on met en oeuvre des alliages ayant des compositions situ- ées dans les limites mentionnées, on obtient des résultats supérieurs en ce qui concerne la formation de nodules de graphite dans la fonte et la réduction du retrait de cette fonte en comparaison de ce qu'on pouvait atteindre précédemment avec les alliages les plus connus et les plus utilisés, en particulier celui contenant 80 % de nickel et 20 % de magnésium, en même temps que l'on porte au maximum la résistance à la traction.
On a découvert en outre, de manière inattendue, que le laitier formé sur le fer après l'addition d'agent contenant du magnésium est beaucoup plus fluide lorsqu'on utilise les alliages conformes à la présente invention au lieu des alliages de magnésium connus antérieurement, ce qui évite l'emprisonnement de laitier dans les fontes terminées.
La quantité d'alliage ajoutée à la fonte en fusion que l'on veut mouler sous forme de fonte grise varie avec la nature du fer (selon les matières premières mises en oeuvre et les conditions de traitement pendant la fu-'
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sion), le maximum de température qu'atteint la fonte en fusion, la tempéra- ture à laquelle on procède à l'addition, la teneur en soufre du fer et peut- être d'autres facteurs. En général, l'addition effectuée se rapproche de 0,12% à 0,20 % du magnésium contenu plus une quantité de magnésium contenu égale à 1,5 fois le contenu de soufre du fer.
Les quantités ci-dessus ne constituent pas des quantités fixes, mais peuvent varier selon la composition particuliè- re de l'alliage utilisé aussi bien que selon les différents facteurs qui in- fluencent le caractère de la fonte en fusion, comme il est dit ci-dessus, et le procédé d'introduction de l'alliage dans la fonte en fusion. Ceci, toute- fois, constitue un bon point de départ pour établir la technique d'une fon- derie particulière pendant une technique particulière de fusion pour qu'une quantité limitée d'essais faisant varier l'addition au-dessus et au-dessous, établisse rapidement l'addition optimum nécessaire.
On fixera,' en général, la quantité d'alliage ajoutée de manière que la fonte solidifiée contienne au total de 0,04 à 0910 % de magnésium., et de préférence une quantité comprise entre 0,05 et 0,08 %.
Ces agents d'addition, sous forme d'alliages, présentent encore l'avantage supplémentaire d'augmenter l'utilisation du magnésium autant pendant le procédé de fabrication que pendant leur utilisation dans le traitement de la fonte grise. Les alliages ayant une composition comprise entre les limites ci-dessus présentent les caractéristiques particulières de se dissoudre assez facilement dans la fonte pour être utilisés avec profit aux plus basses tem- pératures de coulée utilisées habituellement, températures qui caractérisent les procédés industriels modernes de fonderie. D'un autre côté, la dissolution est suffisamment lente pour que l'alliage et ses composants se répartissent uniformément dans toute la fusion et on ne perd par le magnésium si rapidement qu'il soit empêché d'exercer son influence dans la masse entière de fonte.
Aucune précaution ni aucune modification supplémentaire de la technique pré- cédente n'est nécessaire,, l'incorporation de l'alliage au fer ou autrement à la fonte grise, de résistance faible ou modérée, étant la seule précaution à observer. La ou les raisons pour lesquelles ces alliages fondent en des pro- portions si précises de manière à être utiles et présenter un effet complet sur une échelle de températures de fusion si large, tout en fondant lentement de manière que tous les ingrédients, et en particulier le magnésium, soient distribués uniformément dans toute la masse de fonte, n'ont pas été déterminées par précision, mais les observations sont suffisamment nombreuses pour être concluantes.
Lorsqu'on incorpore à la fonte des alliages ayant des compositions comprises entre les limites faisant l'objet de la présente invention, on ob- tient des augmentations de la résistance qui se chiffrent à environ 50 % jus- qu'à plus de 100 %. En améliorant les propriétés mécaniques à un degré si élevée les alliages conformes à l'invention régularisent la microstructure de la fonte grise en produisant du graphite nodulaire en quantité nécessaire, production allant en général jusqu'à la conversion complète du carbone sous cette forme.
Les exemples suivants illustrent, à titre non limitatif, l'écono- mie générale du procédé conforme à la présente invention.
Exemple 1
225 kg de fonte sont coulés dans une poche contenant 9 kg d'un alliage ayant la composition suivante :
EMI5.1
<tb> Magnésium <SEP> 5,67 <SEP> %
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 32,82 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 5,80 <SEP> %
<tb>
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Fer b complément
La composition de la fonte, avant et après traitement, par l'alliage ci-dessus, est reportée sur le tableau I.
TABLEAU I
EMI6.1
<tb> Composition <SEP> de <SEP> la <SEP> fonte <SEP> traitée <SEP> ou <SEP> non <SEP> traitée
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Echantillon <SEP> Nature <SEP> Carbone <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> S <SEP> P <SEP> Mg <SEP> Cu
<tb>
<tb>
<tb> total
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> Non <SEP> 3,77 <SEP> 0,69 <SEP> 1,65 <SEP> 0,11 <SEP> 0,19 <SEP> Néant <SEP> 0,11
<tb>
<tb>
<tb> traitée
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> Traitée <SEP> 3,10 <SEP> 0,67 <SEP> 3936 <SEP> 0,01 <SEP> 0,16 <SEP> 0,075 <SEP> 0,38
<tb>
L'amélioration du fer par le traitement par l'alliage fait l'objet du tableau II; on constate que la dureté est grandement,accrue et que la résistance à la traction a plus que triplé.
TABLEAU II
EMI6.2
<tb> Echantillon <SEP> Nature <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> Dureté <SEP> Brinell <SEP> Noo
<tb>
<tb> 1 <SEP> Non <SEP> 1.450 <SEP> kg/cm2 <SEP> 186
<tb> traitée
<tb>
<tb> 2 <SEP> Traitée <SEP> 5.212 <SEP> kg/cm2 <SEP> 292
<tb>
<tb> exemple <SEP> 2 <SEP>
<tb>
Dans cet exemple, on prélève des échantillons de fer non traité et de fer traité par un alliage contenant 5,88 % de magnésium, 34, 05 % de silicium et 5,56 % de cuivre, le complément étant du fer, et des échantillons de fer traité après recuit. Les compositions de ces trois échantillons sont reproduites sur le tableau III.
TABLEAU III
EMI6.3
<tb> Echantillon <SEP> Nature <SEP> Carbone <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> S <SEP> P <SEP> Mg <SEP> Cu
<tb> total
<tb>
<tb> 3 <SEP> Non <SEP> 3,79 <SEP> 0,78 <SEP> 2,43 <SEP> 0,142 <SEP> 0,20 <SEP> Néant <SEP> 0,09
<tb> traité
<tb>
<tb> 4 <SEP> Traité <SEP> 3,20 <SEP> 0,74 <SEP> 4,15 <SEP> 0,011 <SEP> 0,19 <SEP> 0,092 <SEP> 0,35
<tb>
<tb> 5 <SEP> Traité <SEP> 3,18 <SEP> 0,74 <SEP> 4,22 <SEP> 0,010 <SEP> 0,19 <SEP> 09094 <SEP> 0,35
<tb> et
<tb> recuit
<tb>
Dans ce cas, le fer présente une résistance faible, ce qui peut être dû à sa teneur élevée en silicium et en carbone,, mais après le traitement la résistance a plus que doublé et la dureté est grandement augmentée comme on le voit sur le tableau IV.
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TABLEAU IV
EMI7.1
<tb> Echantillon <SEP> Nature <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> Dureté <SEP> Brinell <SEP> No
<tb>
<tb> 3 <SEP> Non <SEP> 1.200 <SEP> kg/cm2 <SEP> 182
<tb> traité
<tb>
<tb> 4 <SEP> Traité <SEP> 30500 <SEP> kg/cm2 <SEP> 280
<tb>
<tb> 5 <SEP> Traité <SEP> 3.670 <SEP> kg/cm2 <SEP> 210
<tb> et
<tb> recuit
<tb>
On doit signaler comme fait important la persistance de la résistance élevée que possède le fer traité par recuit, même lorsque sa dureté est fortement réduite.
En fait, l'expérience effectuée sur une quantité importante de produit montre que, bien qu'à la fois la dureté et la résistance dans les conditions de production de fonte brute soient grandement améliorées par le traitement par l'alliage le recuit réduit cette dureté en général dans la plupart des cas à celle du fer non traité, réduction accompagnée d'une amélioration parallèle des possibilités de se laisser travailler sans perte de résistance.
Exemple 3
Les compositions d'une autre fonte non traitée et de la même fonte après traitement ayant reçu la même addition d'alliage que celle utilisée dans l'exemple 2 sont représentées ci-dessous sur le tableau V.
TABLEAU V
EMI7.2
<tb> Echantillon <SEP> Nature <SEP> Carbone <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> S <SEP> P <SEP> Mg <SEP> Cu
<tb> total.
<tb>
<tb>
6 <SEP> Non <SEP> 330 <SEP> oe65 <SEP> 1,61 <SEP> 0,12 <SEP> 0,12 <SEP> néant <SEP> 0,09
<tb> traité
<tb>
<tb> 7 <SEP> Traité <SEP> 2,83 <SEP> 0,60 <SEP> 3,18 <SEP> 0,015 <SEP> 0,12 <SEP> 0,14 <SEP> 0,32
<tb>
Dans ce cas, les échantillons traités et non traités sont soumis à l'essai à l'état de fonte brute.
TABLEAU VI
EMI7.3
<tb> Echantillon <SEP> Nature <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> Dureté <SEP> Brinell <SEP> Noo <SEP>
<tb>
<tb> 6 <SEP> Non <SEP> 20350 <SEP> kg/cm2 <SEP> 190
<tb> traité
<tb>
<tb> 7 <SEP> Traité <SEP> 9.700 <SEP> kg/cm2 <SEP> 283
<tb>
Bien que les avantages de la présente invention puissent être obtenus avec des alliages dont la composition est indiquée si-dessus conte- nantp en particulier, de 5 à 25 % de magnéesium, de 20 à 45 % de silicium, de 3 à 20 % de cuivre, de 20 à 60 % de fer, on utilise de préférence des al- liages ayant des compositions comprises entre les limites plus étroites ci- après,
afin de développer les meilleures propriétés avec plus d'avantages économiques
EMI7.4
<tb> magnésium <SEP> 7 <SEP> à <SEP> 14 <SEP> %
<tb>
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EMI8.1
<tb> Silicium <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 38 <SEP> %
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 55 <SEP> % <SEP>
<tb>
Exemple 4
On utilise un alliage contenant 13, 52 % de magnésium, 33,80 % de silicium, 9,87 % de cuivre, le complément étant du fer, pour le traitement d'une fonte électrique.
L'analyse de la fonte provenant d'un four électrique est la suivante
EMI8.2
<tb> Carbone <SEP> 3,80 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 2,55 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 1,00 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,15 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,018 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Magnésium <SEP> 0,060 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> complément
<tb>
Les propriétés de la fonte électrique brute et après recuit sont les suivantes :
TABLEAU VII
EMI8.3
<tb> Elasticité <SEP> Résistance <SEP> Allon- <SEP> Striction <SEP> Dureté <SEP> Essai <SEP> au <SEP> choc <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> kg/cm2 <SEP> à <SEP> la <SEP> rup- <SEP> gement <SEP> (%) <SEP> Bri- <SEP> Izod <SEP> kg-m.
<tb>
<tb>
<tb> ture <SEP> kg/ <SEP> (%) <SEP> nell
<tb>
<tb> cm2
<tb>
<tb>
<tb> ------------------------------------------------------------------------
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Après <SEP> coulée <SEP> 4.750 <SEP> 6. <SEP> 100 <SEP> 1,5 <SEP> 0 <SEP> 269 <SEP> 5,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Après <SEP> recuit <SEP> 4.300 <SEP> 6. <SEP> 000 <SEP> 3,0 <SEP> 2,5 <SEP> 229 <SEP> 27,7
<tb>
Ces propriétés sont largement supérieures à celles obtenues avec de la fonte électrique ordinaire.
Exemple
On utilise le même alliage que celui de l'exemple 4 pour le traitement de la fonte de cubilot, fonte dont l'analyse après traitement est la suivante :
EMI8.4
<tb> Carbone <SEP> 3,50 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 2,60 <SEP> %
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,15 <SEP> %
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,025 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,015 <SEP> % <SEP>
<tb>
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EMI9.1
<tb> Magnésium <SEP> 0,050 <SEP> %
<tb>
<tb> Fer <SEP> complément
<tb>
Les propriétés que présente la fonte à l'état brut et après recuit sont les suivantes .
TABLEAU VIII
EMI9.2
<tb> Elasticité <SEP> Résistance <SEP> Allongement <SEP> Striction <SEP> Dureté <SEP> Essai <SEP> au <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> kg/cm2 <SEP> à <SEP> la <SEP> rup- <SEP> % <SEP> % <SEP> Bri- <SEP> choc <SEP> Izod <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ture <SEP> nell <SEP> kg-m.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> kg/cm2
<tb>
EMI9.3
-------------------.--------..---------------------------------------.-----
EMI9.4
<tb> Après <SEP> coulée <SEP> 3.700 <SEP> 50200 <SEP> 11.0 <SEP> 8,8 <SEP> 187 <SEP> 7,6
<tb>
<tb> Après <SEP> recuit <SEP> 3.420 <SEP> 4.640 <SEP> 1792 <SEP> 1590 <SEP> 163 <SEP> 3994.
<tb>
Les procédés d'échantillonnage et d'analyse habituellement utilisés mettent en évidence, après l'addition des alliages conformes à la présente invention, que la teneur en carbone et en soufre des fers non traités se trouve réduite par le traitement. La réduction du taux de soufre est sans aucun doute due à la combinaison du magnésium avec au moins une partie du soufre et son élimination sous forme de scories ou d'un constituant formant des scories. La raison de la modification de la teneur en carbone n'est pas aussi évidente et il est possible que cette modification soit plus apparente que réelle, étant donné la différence dans la forme et la distribution du carbone, et exige par conséquent la mise en oeuvre d'autres procédés d'échantillonnage et d'analyse que ceux que l'on utilise habituellement.
Jusqu'à présent, on n' a pas encore mis au point ou découvert des procédés entièrement satisfaisants.
Jusqu'à ce jour, il était absolument nécessaire dans la production de fonte que la totalité ou la presque totalité du carbone contenu soit sous forme de particules sphéroïdes afin qu'on puisse y incorporer après l'addition de l'alliage de magnésium une nouvelle addition riche en silicium, telle que
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le ferrosil.icium, dont la quantité était d'ailleurs dans la plupart des cas substantielleo Lorsqu'on utilise les alliages conformes à la présente invention, une telle addition finale de ferrosilicium n'est pas nécessaire et on peut s' en passer dans beaucoup de cas. La quantité de silicium introduite par l'addi- tion des alliages conformes à l'invention est beaucoup plus faible que celle que l'on devait ajouter selon la technique antérieure après l'incorporation de l'alliage de magnésium.
Même dans les cas où l'on procède à une addition fi- nale d'un alliage riche en silicium, la teneur totale en silicium représentée par cette addition ajoutée au silicium déjà contenu, en raison de l'addition
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de l'alliage magnésium-silicium-cuivre-fer, est nettement inférieure à la quan- tité de silicium que l'on ajoutait sous forme de l'addition terminale de fer- ro-silicium dans les procédés de la technique antérieure Lorsqu'on procède à l'addition terminale de ferro-silicium combiné à celle des-alliages conformes à la présente invention,
la quantité maximum de ferrite dans la micro-struc- ture peut être atteinte en utilisant un minimum d'addition de silicium et il ne subsiste qu'une très faible quantité de structure perlitique dans le moule; on réalise par ce moyen un perfectionnement en ce qui concerne les possibilités de travail et la diminution de la consommation d'outils que l'on utilise pour l'usinageo La production d'un fer contenant un minimum de perlite se traduit également par un maximum de ductilité de la composition de fer.
On a également comparé le comportement des alliages contenant ou ne contenant pas les quantités requises de cuivre en ce qui concerne l'usinage et l'utilisation. Le cuivre utilisé dans les limites restreintes indiquées favorise l'usinage des alliages, augmente la stabilité et les caractéristiques de fusibilité et accentue d'une manière significative la régularité
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de la production, tout en améliorant les propriétés de la fonte après traite- ment. En même temps, la teneur en cuivre n'est pas suffisamment élevée pour entraîner lors de la refonte de fer récupéré (têtes de coulée, grilles, etc.) avec de la fonte en gueuse nouvelle ou du déchet de fer nouveau, etc.., un en- richissement indésirable en cuivre dans le produit) enrichissement qui pourrait influencer fâcheusement certaines fontes.
Bien que l'on obtienne des résultats largement satisfaisants dans certains cas, lorsqu'on traite la fonte avec des compositions correspondant aux limites indiquées ci-dessus et ne se trouvant pas sous forme d'alliages mais seulement sous forme de mélanges mécaniques, on obtient des résultats bien meil- leurs lorsqu'on utilise ces compositions sous la forme d'alliages.
On a également incorporé les alliages conformes à l'invention à de l'acier en fusion pour abaisser la teneur en soufre de l'acier. Certains aciers, par exemple, voient baisser ainsi leur teneur en soufre de 0,030 à environ 0,020 % lorsqu'on utilise ces alliages.
Il est bien entendu que la portée de la présente invention n'est aucunement limitée aux modes de réalisation ci-dessus, étant donné que de nom- breuses modifications et variations sont possibles sans que l'on sorte de son cadre.
REVENDICATIONS
1. Composition destinée à être ajoutée à de la fonte ou de l'acier, caractérisée en ce qu'elle contient de 5 à 25 % de magnésium environ, de 20 à 45 % de silicium environ et de 3 à 20 % de cuivre environ, le complément étant constitué presqu'en totalité par du fer, ce fer étant utilisé dans une proportion comprise entre 20 et 60 %.