BE635495A - - Google Patents

Description

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  "Alliages   contenant   des métaux des terres rares" 
La présente invention a pour objet certains alliages métalliques contenant des métaux de terres rares. 



   Il est connu d'utiliser des métaux des terres rares comme éléments d'addition à divers métaux. Le plus souvent, ces métaux des terres rares sont employés à l'état de   mischmétal,   mélange métallique où domine le cérium et le lanthane. 



   L'un de leurs emplois le plus important con- cerne les additions aux fontes, afin de les rendra ductiles (fontes   à   graphite nodulaire ou sphéroidal). 



   On a également amélioré lés caractéristiques mécaniques des aciers inoxydables, des aciers spéciaux et des aciers courants, notamment des aciers obtenus. partir 

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 de ferrailles et   généralement   pollués de cuivre, d'étain, de plomb, ,.. par de faibles additions de mischmétal, 
D'autres impuretés des aciers,telles que le phosphore,l'arsenic, l'oxygène,l'azote et en particulier le soufre et l'hydrogène, sont efficacement fixées par le   mischmétal.   



   Le misohmétal, le cérium, eto peuvent être préparés à l'état sensiblement pur par électrolyse ignée ou par traitement thermique en présence de calcium comme réducteur, mais ces produits purs sont de fabrication dé- licate et relativement très coûteuse ; de plus, en raison de la densité du mischmétal beaucoup plus faible que celle du fer, des fragments de   misohmétal   introduits sur un bain d'acier forment sur la surface de oe bain des sortes de flaques, qui se dissolvent lentement et sont peu appro- priées à une répartition homogène du   misohmétal   dans l'en- semble du bain ;les pertes de misohmétal par combustion à la surface du bain sont considérables. 



   Le   mischmétal   ou le oérium peuvent être éga- lement utilisés à l'état d'alliages. Mais oea alliages présentent généralement des teneurs élevées en silicium et/ou en calcium, qui les rendent mal adaptés à l'emploi en aciérie. Il est connu en particulier que l'introduction de calcium dans les aciers favorise les inclusions, 
La présente invention a pour objet des allia- ses de   mischmétal,   d'obtention économique, de dissolution et de répartition aisée dans les bains de métaux ferreux, n'apportant pas à ces bains des quantités préjudiciables d'impuretés telles que le calcium par exemple et le car- bone, et permettant un rendement d'introduction de misch- métal dans ces bains convenablement désoxydés au préalable, de l'ordre de 85 % et pouvant atteindre jusqu'à 95 %,

   plus particulièrement en vue de la préparation d'aciers   amélio-   

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 rée ou de fontes nodulaires. 



   Les alliages métalliques conformes à la pré- sente invention contiennent plus de 15 % environ en poids de métaux des terres rares et au plus 65   %   en poids de ces derniers; moins de 45   %   en poids de silicium et au moins 12   %   en poids de ce dernier; au plus 6 % en poids de calcium; au plue. 65   %   en poids de fer; comportent un rapport pondéral métaux des terres rares/silicium prati- quement compris entre 0,8 et 5; et un rapport pondéral métaux des terres   rares/calcium   pratiquement compris entre   5   et 150, et présentent de préférence une densité au moins égale à   4.   



   Ces alliages présentent de plus, sensiblement les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison ; a) une teneur de   40 à     65 %   en poids de métaux des terres rares, de 25 à 45 % en poids de silicium,' de 1 à 6 % en poids en calcium, au plus de 4 % en fer, un rapport entre leurs teneurs pondérales en métaux des terres rares et en silicium (métaux des terres   rares/sili-   cium) pratiquement compris entre 1 et 5, et un rapport pondéral métaux des terres rares/oaloium pratiquement com- pris entre 5 et 60.

   b) une teneur de   40 à   55   %   en poids de métaux dos terres rares, de 25 à 40   %   en poids de silicium, au plus égale à   1     %   en poids on calcium, de 5 à 15 % en poids en fer, un rapport pondéral métaux des terres rares/silicium com- pris entre 1 et 5, et un rapport pondéral métaux des terres rares calcium pratiquement compris entre 20 et 100.

   

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 c) une teneur do 15 à 35   %   en poids en métaux des terres rares, de   1.2   à 35 % en poids en silicium, au plus égale à   0,5   % en poids en calcium, de 30   à   65   %   en poids en fer, un rapport pondéral métaux des terres rares/silicium com- pris entre 0,8 et 4, et un rapport métaux des terres ra-   res/calcium   pratiquement compris entre 50 et   150.   d) une teneur en carbone d'au plus   0,05 %   en poids. e) on remplace dans les alliages ci-dessus le fer en partie ou en totalité par le nickel ou le chrome. f) on remplace dans les alliages ci-dessus les métaux des terres rares en partie ou en totalité par   l'yttrium :

     la teneur pondérale en yttrium étant comprise entre 0,5 % et 65 %, les teneurs pondérales des autres constituants des alliages restant inchangées. 



   Les alliages selon e) ci-dessus sont parti- culièrement intéressants pour introduire des métaux des terres rares dans dos aciers inoxydables au nickel et/ou au chrome ou dans les alliages de nickel et chrome, par exemple à 80 % de   c arôme   et 20   %   de nickel. 



   Les recherches de la demanderesse ont permis d'établir que les alliages selon la demande de brevet   prin-   cipal donnent lieu à des rendements particulièrement éle- vés et très réguliers d'introduction du mischmétal dans les bains de métaux ferreux convenablement désoxydés, lors- que les dits alliages présentent une densité relativement élevée. 



   Contrairement aux alliages légers contenant des métaux des terres rares et connus antérieurement qui ' resteraient   retenue   à la surface dos laitiers surmontant   les   bains et subiraient de ce fait des pertes importantes 

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 par oxydation pouvant aller jusqu'à 30 %, les alliages conformes   à   la présente invention traversent aisément les dits laitiers grâce à leur densité élevée et pénètrent dans les bains, où ils sont protégés de l'oxydation par ees laitiers, ces pertes étant surtout importantes lors- que les quantités introduites sont petites. 



   Un autre aspect de l'invention consiste en l'application des alliages décrits ci-dessus à la fabri- cation de fontes nodulaires des aciers ordinaires et des aciers spéciaux, pour laquelle il s'agit de prévoir vala- blement avec précision la quantité de métaux des terres rares retenue par le bain de métal ferreux convenablement - désoxydé. Une telle prévision exacte, qui entraîne une simplification des opérations d'introduction des dits alliages dans les bains et de maîtrise des teneurs des métaux ferreux en ces alliages, n'était pas possible an- térieurement en raison des fortes pertes par oxydation que subiraient des alliages légers lors de leur introduc- tion dans les bains de métaux ferreux, ainsi que déjà si- gnalé plus haut. 



   Selon une autre modalité de l'invention, on applique les alliages définis plus haut à la fabrication d'aciers ordinaires et d'aciers spéciaux dans lesquels les teneurs en carbone, silicium et calcium doivent être aussi basses que possible. Une telle application n'était pas réalisable antérieurement, car des alliages contenant des métaux des terres rares, du silicium et du calcium et conciliant de très faibles teneurs pondérales en carbone au plue égales   à     0,06   %, des teneurs pondérales relative- ment modérées en silicium, comprises entre 12 et 40 %, et de   basses   teneurs pondérales on calcium, au plus égales à 
1 %, n'étaient pas connus   jusqu'à   présent,

   en raison notam- ment de la facile carburation des alliages relativement 

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    pauvres en silicium et contenant des métaux de! terres rares. @ @    
L'invention comporte également l'application des alliages précédemment décrits comme alliages-mares pour la fabrication de nombreuses nuances de pré-alliages au gré de l'utilisateur et dans des gammes de densité étendues, ainsi que leur application pour les électrodes de   soudure.

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Un autre objet de l'invention concerne des alliages contenant des métaux des terres rares, du sili- cium, du calcium et du fer, dans lesquels une partie ou la totalité des métaux des terres rares est constituée par de l'yttrium, la teneur pondérale en yttrium est com- prise entre   0,5 %   et 15 %t le rapport pondéral yttrium/ silicium est compris entre 0,5 et 4, et le rapport ponde- ral yttrium/calcium entre 2 et 100. 



   Selon un autre aspect de l'invention, on ap-      plique les alliages décrits à l'alinéa précédent à la pré- paration de fontes nodulaires, d'aciers améliorés,   etc..,   
Les exemples non limitatifs ci-dessous ont pour seul objet de mieux illustrer l'invention :   EXEMPLE   1 
Un bain d'acier de composition pondérale 0,03 % C ; 0,40   %   Si ; 0,60   %   Mn ; 19 % Or 8   %   Ni, con- venablement désoxydé et surmonté d'une couche de laitier, est additionné d'un alliage conforme à l'invention, pré-   sentant la composition pondérale suivante :

   mischmétal   54   % ;   silicium   34,9 % ;  calcium 4   % ;  carbone 0,03   %   fer 7 % de densité 4,6 et de point de fusion 1.350 C. 



  L'acier à 0,05   %   de   mischmétal  obtenu à la suite de cette introduction ne comporte que de faibles teneurs pondérales en carbone (0,03 %), calcium (traces) et sili- cium (0,60   %) ;  d'aussi faibles souillures en ces trois 

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 Derniers éléments ne pouvaient, jusqu'à présent, être réalisées que par l'emploi de mischmétal pur. Le rende- mentvarie entre 92 et 95 %, ce qui permet d'introduire de façon précise les terres rares dans le bain. Les te- neurs   modernes   en silicium et calcium sont favorables à la qualité de l'acier. La dissolution est beaucoup plus rapide que lorsque l'on emploie le mischmétal pur. 



  EXEMPLE 2 
On utilise en tant qu'alliage-mère un allia- go conforme à l'invention, de composition pondérale   misch-   métal 55,5 %, silicium 37 %, calcium 4 %, carbone 0,02   %,   fer 3   %   en l'additionnant à un alliage de composition M5   18   %, Fe 26,5 %, Si 55,5   %.   On obtient un pré-alliage destiné à la fabrication de fontes nodulaires et de compo-   sition   Mg   16 ;    Mischmétal   7 % ; Fe 22 % } Si 54 %. Le rendement d'introduction   dea   terres rares est de 97   %.   



  EXEMPLE 3 
Un alliage de composition pondérale suivante 21 % en yttrium, 3,5 % en autres métaux des terres rares, 46 % en silicium,   8   % en calcium,   21,4 %   en fer, 0,05 % en carbone, de densité 4,20, de point de fusion   1.260 0,   est réalisé, et appliqué à l'introduction d'yttrium dans les aciers spéciaux. 

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  Les exemples   4 à 7   sont donnée sous forme dû tableau ci- après : 
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Dans ces quatre exemples, les proportions pondérales de métaux des terres rares sont les suivantes, pour 100 parties en poids de ces métaux contenus dans les alliages : cérium 47 % lanthane 24,5 % néodyme   16,5   % praséodyme 6 Samarium ) Gadolinium  ) 6 Yttrium, ...)   REVENDICATIONS   
 EMI8.4 
 ..,..,.....¯,...¯...........,.,..,........... 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 1.- Alliages contenant plus de 15 % en poids des métaux des terres rares, et au plus 65 % en poids de ces derniers ; 5 moins de 45 % en poids en silicium et au <Desc/Clms Page number 9> moins 12 % en poids de silicium au plus 6 % en poids de calcium au plue 65 % en poids de fer ; comportant un rapport pondéral métaux des terres rares/silicium pratiquement compris entre 0,8 et 5 ;1 et un rapport pon- déral métaux des terres rares calcium pratiquement compris entre 5 et 150, et présentant, de préférence, une densité supérieure à 4.

   2. - Alliages selon 1. contenant plus de 15 % en poids de silicium.

   3.- Alliages selon 1, dans lesquels le rap- port métaux des terres rares/silicium est supérieur à 1.

   4.- Des alliages selon 1, comportant une teneur de 40 à 65 % en poids de métaux des terres rares moins de 45 % en poids de silicium et au moins 25 % en poids de co dernier ;de 1 à 6 % en poids en calcium au plus de 4 % en fer un rapport entre leurs teneurs pondérales en métaux des terres rares et en silicium (métaux des terres rares/silicium) pratiquement compris entre 1 et 5, et un rapport pondéral métaux des terres rares/calcium pratiquement compris entre 5 et 60.

   5.- Des alliages selon 1, comportant une teneur de 40 à 55 % en poids de métaux des terres rares, de 25 à 40 % en poids de silicium, au plus égale à 1 % en poids on calcium, de 5 à 15 % en poids en fer, un rap- port pondéral métaux des terres rares/silicium compris entre 1 et 5, et un rapport pondéral métaux des terres rares/calcium pratiquement compris entre 20 et 100.

   6.'- Des alliages selon 1, comportant une teneur supérieure à 15 % en poids en métaux des terres rares, et ne dépassant pas 35 % en poids de ces derniers ; de 12 à 35 % en poids en silicium, au plus égale à 0,5 % en poids en calcium, de 30 à 65 % en poids en fer, un rapport pondéral métaux des terres rares/silicium compris <Desc/Clms Page number 10> entre 0,8 et 4, et un rapport métaux des terres rares/ calcium pratiquement compris entre 50 et 150.

   7.- Des alliages selon 1, comprenant une teneur en carbone d'au plus 0,05 % en poids.

   8.- Des alliages selon 1, dans lesquels on remplace dans les alliages ci-dessus le fer, en partie ou en totalité, par le nickel ou le chrome.

   9. - Dos alliages selon 1,contenant des mé- taux des terres rares, du silicium, du calcium et du fer, dans lesquels une partie ou la totalité des métaux des terres rares est constituée par de l'yttrium, la teneur pondérale en yttrium est comprise entre 0,5 % et 15 %, le rapport pondéral yttrium/silicium est compris entre 0,4 et 4, et le rapport pondéral yttrium,/calcium entre 2 et 100.

   10. - L'application des alliages selon 1, à la fabrication de fontes nodulaires, d'aciers ordinaires et d'aciers spéciaux, dans laquelle la quantité de métaux des terres rares retenues par le bain de métaux ferreux convenablement désoxydé doit être connue à l'avance avec précision.

   11.- L'application des alliages selon 1, à la fabrication d'aciers ordinaires ou d'aciers spéciaux, dans laquelle les teneurs en carbone, silicium et calcium doivent être aussi basses que possible.

   12.- L'application des alliages selon 1, oom- me alliages-mères pour la fabrication de nombreuses nuan- ces de préalliages.

   13.- L'application des alliages selon 9, à la préparation de fontes nodulairea, d'aciers améliorés, etc.