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Publication number: BE531069A
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Description


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   L'invention est relative à des articles carburés composites et à leur procédé de fabrication. L'invention est utile dans la production d'articles tels que des matrices d'étirage et d'extrudage, de cylindre pour laminage des tiges et des fils et pour des pièces en général qui exigent de la résistance à l'abrasion et de la résistance aux chocs. 



   Des compositions de carbure frittées comprenant du carbure de tungstène ou un autre carbure métallique dur reliés par un métal de liaison tel que du nickel, du cobalt ou du fer, sont connues pour être utiles comme outils de coupe, matrices et articles résistant à l'abrasion en raison de leur haute qualité abrasive. Toutefois, de telles compositions carburées métalliques dures n'ont pas une résistance au choc suffisante pour être utilisées dans certaines conditions. Suivant l'invention, on fournit des corps ou articles carburés composites qui comprennent un noyau et une enveloppe ou revêtement carburé reliés de manière intégrante. Le noyau comprend en poids au moins   80%   de tungstène et le revêtement contient du carbure de tungstène formé in situ.

   Le noyau confère une excellente résistance aux chocs à la pièce et le revêtement des qualités abrasives excellentes. 



   Le procédé de fabrication de l'article composite consiste à prendre un corps métallique lourd contenant en poids aumoins   80%   de tungstène et ensuite à chauffer-le corpsà une température de carburation en contact avec un agent carburant qui soit un solide à la température de carburation employée jusqu'à ce qu'un revêtement carburé d'épaisseur désirée soit formé sur le corps. 



   Alors que le corps métallique lourd, avant la carburation, peut être constitué entièrement en tungstène, il est préféré qu'il contienne à la fois du tungstène et un liant métallique, le tungstène constituant de 80 à   97%   en poids du corps et le liant de 3 à 20   %.   Toutes les proportions, données ici sont en poids. Comme métaux de liaison pour le tungstène, on peut employer du nickel, du cobalt ou du fer ou un mélange quelconque de ces métaux entre eux. On peut utiliser du cuivre ou de l'argent ou les deux, comme métaux de liaison, mais seulement en combinaison avec du nickel, ou du cobalt, ou du fer, ou bien tous ces métaux et, lorsque le cuivre et l'argent sont utilisés, ils ne constituent pas plus de la moitié du poids total des métaux de liaison. 



   Une composition de métal lourd préférée contient du tungstène, du nickel et du cuivre, les proportions préférées étant : 
Exemple 1. 



   Tungstène 90   %  
Nickel   7 %  
Cuivre   3 %  
Un domaine préféré est :
Tungstène 86 - 94   %  
Nickel 5 - 9 %
Cuivre 1 - 5 % 
Les corps métalliques lourds qui doivent être carburés peuvent être faits de diverses manières.

   Les métaux en poudre peuvent être intime- 

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 ment mélangés   ;iL;.ne   at moulin à boulets, etensuite pressés à chaud   suivant   la forme desrés, au lieu d'un pressage à chaud, les poudres mélangées peuvent être   @@@es à   froid et   ensuite     frittées.   Le pressage à chaud, le pressage à froid et le frittage sont des mesures bien connues dans la   fabri-   eation corps à partir d'un métal en poudre et, en conséquence, n'ont pas   besoin   d'être décrits d'une manière plus détaillée. 



   Un autre procéde de fabrication d'un corps métallique lourd qui doit être carbure   @térieurement   consiste à produire un compact vert de tungstène en foudre,  placer   le compact au fond d'un creuset, et ensuite à   placer   du   nickel   en poudre on un mélange de nickel et de cuivre   en coudre   à la partie supérieure du compact et à chauffer le creuset jusqu'à ce que le nickel et  ie   cuivre soient fondus et coulentdans les interstices du compact vert. Un autre procédé consiste à verser du nickel ou un alliage de cuivre et ae nickel sur un compact vert de poudre de tungstène, de manière à faire que le compact devienne imprégné avec le métal de liaison. 



     Quelle   que soit la manière dont le corps métallique lourd est formé, il est ensuite carburé pour former une enveloppe ou revêtement carcuré lié de manière intégrante au noyau. Par exemple, si une matrice d'extrudage   doit   être faite suivant la présente invention, un corps métallique lourd de forme et de dimensions convenables pour la matrice d'extrudage est fait d'une des manières qui ont été décrites ci-dessus. Par la suitex la matrice est usinée à la forme et aux dimensions convenables, ce qui peut être fait facilement étant donné que le corps métallique lourd ne contient pas de carbures quelconques mais simplement les métaux eux-mêmes. 



   La matrice est tassée dans du graphite, du coke, du charbon ou autre agent carburant qui soit un solide à la température de carburation à employer. Du graphite en poudre est un agent de carburation préféré et de préférence passant au tamis de 100 ou plus fin. Il doit être de grande pureté, étant donné que s'il contient du soufre il est susceptible   d'atta-   quer   la   surface du corps métallique lourd. La matrice est tassée dans du graphite. de telle manière que toutes les surfaces qui doivent être carburées soient en contact avec le graphite, et la matrice ainsi tassée dans le graphite en pouàre dans une nacelle de graphite est placée dans un four, tel qu'un four à atmosphère d'hydrogène ou autre four ayant des moyens pour maintenir one atmosphère neutre ou réductrice dans le four.

   La matrice est chauffée à -une température de carburation jusqu'à ce qu'un revêtement ou couche carburé d'épaisseur désirée soit formée sur le corps. La température de carburation peut être de 1,800 à 2,700 F (982 à   1.482 C),   un domaine préféré étant entre   2.000   et 2,400 F   (1.093   à   1.315 C).   Le temps de carburation variera suivant l'épaisseur du revêtement carburé désirée et suivant la température particulière et l'agent de carburation particulier* En utilisant du graphite en poudre comme agent de carburation à une température d'environ 2,200 F (1,204 C), il a été trouvé qu'une matrice dont la plus grande dimension est de 1 inch   (2,54   cm) peut être carburée pour produire un revêtement ou couche superficielle carburé de 0,030 inch (0,

  762 um) en   approximatrivement   4 heures. 



   L'invention a une utilité particulière dans la fabrication de matrices pour l'extrudage d'aluminium. L'oxyde d'aluminium qui est très abrasif se forme sur les billettes d'aluminium lorsqu'elles sont chauffées dans le but de les extruder. Une matrice faite suivant la présente invention résiste à l'action abrasive de ces oxydes et, en outre, en raison du noyau de la matrice qui n'est pas carburé, résiste aux chocs impliqués par   l'exécution   de 1'extrudage Il sera évident que l'article composite de 

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 l'invention ayant un noyau et une couche superficielle carburée intégrale- ment liés, fournit une résistance aux chocs plus grande qu'un article analo- gue fait sur toute son épaisseur de carbure de tungstène lié par le même métal de liaison.

   D'autre part, l'article composite de l'invention, en rai- son de sa couche superficielle carburée, qui contient du carbure de   tung-   stène, fournit une résistance à la fatigue beaucoup plus grande qu'un arti- cle fait dans toute son épaisseur de métal tungstène lié par le même métal de liaison. 



   Il a été trouvé qu'afin d'obtenir les résultats désirés dans la mise en oeuvre du processus de carburation, l'agent de carburation doit être un agent qui soit un solide à la température de carburation employée. 



   Il n'est pas satisfaisant d'employer simplement un gaz de carburation. Par exemple, on a employé du gaz méthane comme agent de carburation, mais on a trouvé qu'il n'était pas satisfaisant. Il provoque des cloques sur le corps métallique lourd. On pense que ceci est dû à la fusion prématurée du nickel ou autre -métal de liaison lorsqu'un métal de liaison est employé. 



   Lorsqu'un gaz est employé comme agent de carburation, cette fusion préma- turée se produit avant que l'agent de carburation ait eu la possibilité de produire un revêtement carburé de l'épaisseur désirée. Il est donc essen- tiel, dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention, que l'agent de car- buration soit un agent qui,,soit solide à la température de carburation, en opposition avec l'utilisation d'un gaz comme agent de carburation. 



   REVENDICATIONS. 



   --------------- l.- Procédé de fabrication d'un article composite ayant un noyau et une couche superficielle carburée, liés d'une manière intégrante, caractérisé en ce qu'on part d'un corps de métal lourd contenant en poids au moins   80%   de tungstène et on chauffe le corps à une température de car- buration, en contact avec un agent de carburation qui soit un solide   à   la température de carburation employée jusqu'à ce qu'une couche superficiel- le carburée d'épaisseur désirée soit formée sur le corps..

Claims

2. - Procédé de fabrication d'un article composite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de métal lourd contient en poids environ 80 à 97% de tungstène et à 3 à 20 % d'un métal de liaison du groupe formé par le nickel, le cobalt, le fer, le cuivre et l'argent, le cuivre et l'argent ne constituant pas plus de la moitié du poids du métal de liaison.

3. - Procédé de fabrication d'un article composite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de métal lourd contient en poids environ 86 à 94 % de tungstène, 5 à 9 % de nickel et 1 à 5 % de cui- vre.

4. - Procédé de fabrication d'un article composite suivant l'une quelconque des revendications 1 - 3, caractérisé en ce que l'agent de car- buration est du graphite en poudre.

5. - Article composite produit par le procédé selon l'une quel- conque des revendications précédentes.