Perfectionnements aux alliages métalliques.
La présente invention se rapporte à des alliages métalliques présentant des propriétés améliorées, notamment en ce
qui concerne leur résistance à l'usure.
Dans la plupart des machines ou des dispositifs comportant des pièces ou éléments métalliques en mouvement les
uns par rapport aux autres, ou appuyant les uns sur les autres,
la longévité des dites pièces ou éléments est directement conditionnée par leurs propriétés mécaniques, ce terme étant pris dans
son acception la plus large et englobant notamment la charge de rupture, la limite élastique, la résistance aux chocs, à l'usure,
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En sus des meilleures valeurs_pour les propriétés ci-dessus mentionnées, lesquelles favorisent une longévité importante,on.s'attache également avec intérêt à obtenir un coefficient de frottement aussi bas que possible (qui réduit les échauffements dus à ces frottements), ainsi qu'une résistance satisfaisante aux. atmosphères corrosives auxquelles les dispositifs considérés peuvent être exposés, qu'ils soient ou non en mouvement, et quelle que soit la température du milieu dans-lequel ils sont appelés à être utilisés.
Il n'est pas inutile de rappeler ici que certaines conditions d'utilisation ne permettent pas une lubrification continue des surfaces des pièces en contact et en mouvement.relatif; celles-ci par conséquent doivent, au moins pendant un certain temps, pouvoir fonctionner à sec, sans encourir de dommages.
La grande diversité possible des sollicitations et conditions de fonctionnement des dispositifs comportant dès pièces ou éléments métalliques en mouvement relatif l'un par rapport à 1' autre a conduit les utilisateurs à faire une sélection parmi les matériaux disponibles et à choisir parmi ceux qui, tout en possédant des propriétés à considérer comme satisfaisantes, eu égard aux sollicitations envisagées, pouvaient présenter, en même temps, que des compositions très variables; des coûts intrinsèques également très divers. C'est-dire que le contexte économique était également un facteur pouvant influer sur le choix à effectuer.
Parmi les solutions déjà envisagées et spécialement en ce qui concerne la résistance à l'usure, on peut citer des aciers à haut carbone, ou des aciers alliés, lesquels présentent une dureté élevée due à la présence de carbone, respectivement d' éléments générateurs de carbures.
On a également fait appel à des alliages ferreux,
à des fontes à haute teneur en chrome et à des alliages tels que Co-Cr-W-C. Des traitements de durcissement superficiel ont aussi été envisagés.. - Il a toutefois été remarqué que, parmi les compositions ci-dessus mentionnées, ce sont les alliages ferreux et non ferreux, à haute teneur en carbone, qui ont été le plus largement utilisés pour constituer des pièces ou des éléments qui, tout en résistant de façon satisfaisante à l'usure, étaient les moins onéreuses. Ces dernières compositions, qui doivent leur dureté à la présence de précipités de carbures, ont cependant été récemment concurrencées par des alliages pour lesquels la dureté est due à la formation de phases intermétalliques, telles que_la phase de Laves et qui présentent une matrice à la fois plus ductile et plus tenace dans laquelle précipitent les composés intermétalliques.
Elles présentent en outre, ce qui est particulièrement intéressant, un bas coefficient de frottement.
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à base de cobalt et/ou de nickel, sont particulièrement coûteux à la préparation, ce qui rend peu intéressant leur utilisation pour de.nombreuses applications.
C'est là un inconvénient important, que l'objet de la présente invention se propose précisément de combler.
La présente invention a donc pour objet des alliages métalliques d'une composition particulière, présentant simultanément une bonne résistance à l'usure, une bonne résis-
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qu'un prix de revient peu élevé. Grâce à ces propriétés vérifiées simultanément, ces alliages sont susceptibles d'un plus large éventail d'utilisations, dans des conditions économiquement intéressantes.
Les alliages faisant l'objet de la présente invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils vérifient, en proportions pondérales, les relations ci-après :
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<EMI ID=6.1> constitue le solde non inférieur toutefois à 50 %, le tout dans une matrice, au moins partiellement ferritique, et présentant isolément ou en mélange des composés intermétalliques des types
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Dans les alliages selon l'invention, la résistance à la corrosion augmente avec la teneur en chrome, laquelle favo-
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La.teneur en molybdène est en fonction directe de la quantité de composés intermétalliques désirée (laquelle peut aller jusqu'à 100 %). Dans le cas où l'on cherche à conférer aux alliages de l'invention une résistance accrue à chaud ou dans certains milieux corrosifs, on peut remplacer jusqu'à la moitié du molybdène par du tungstène, le remplacement s'effectuant sur la base d'un, atome de W pour un atome de Mo.
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mentée par l'apport de silicium dont la proportion ne peut toutefois pas dépasser 4 %.
Par ailleurs,les alliages de l'invention peuvent encore avantageusement contenir jusqu'à 7 % de Ti, jusqu'à 7 %
de Zr et jusqu'à 7 % de V, ce qui présente l'avantage supplémentaire de favoriser certaines phases intermétalliques par rapport à d'autres.
Il est en outre intéressant, suivant l'invention, de remplacer du fer par un mélange (Co + Ni) dans une proportion pondérale ne dépassant pas.20 % du fer initial, auquel cas celuici ne pourrait descendre en dessous de 4.0 % du total.
Ce remplacement conduit à l'apparition d'une matrice partiellement austénitique (réseau cubique à faces centrées), tandis que l'autre partie de la matrice reste ferritique (réseau cubique centré).
Cette variante présente l'avantage d'une meilleure résistance de l'alliage à la corrosion et d'une meilleure résistance à chaud.
Quelques exemples serviront à illustrer les caractéristiques des alliages.
L'alliage T 10 contenant 30 % Mo 10 % Cr et 2,5 % Si,solde Fer,élaboré au four à induction à partir de fer Armco et de ferro-alliages et coulé sous forme de lingotière
en section carrée de 80 mm de côté à là base et 55 mm au sommet, présente à l'état coulé + 80 % de phase intermétallique. contenant dans l'ordre des teneurs décroissantes Mo, Fe, Cr, Si, la matrice contenant dans le même ordre Fe, Cr, Mo, Si: La . microdureté de la phase intermétallique et celle d'un alliage titrant 62 % Co, 8 % Cr, 28 % Mo, 2,5 % Si sont du même ordre de grandeur.
On a d'ailleurs comparé la résistance à l'usure de deux alliages correspondant à l'invention.à celle d'un
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faisant tourner un disque en acier AISI 52100 trempé et revenu
à 50 RC contre une plaquette en alliage sous une pression initiale de 41,7 MPa. A l'issue de 80.000 tours les pertes en poids ont été mesurées et les résultats suivants ont été obtenus.
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La bonne tenue des alliages T 10 et T 11 découle immédiatement des données ci-dessus.
En ce qui concerne la résistance à la corrosion de ces alliages, ils ont été immergés dans une solution contenant
60 % d'acide nitrique à 66[deg.]C pendant au total 72 heures. Les alliages T 10 et T 11 et CoCr-MoSi présentent une perte en poids
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Dans le cas où l'on désire une résistance à la corrosion encore plus élevée, on peut utiliser des alliages de composition modifiés tels que Fe; Cr 15, Mo 15; Si 2,5 dont la perte en poids dans les mêmes conditions d'essai est de
5 gr/m<2>..h.
Les alliages sont mis en oeuvre par des techniques en soi bien connues de la coulée. L'élaboration s'effectue en partant, soit de matières premières élémentaires, soit à partir de ferro-alliages dans des fours à induction. La mise en oeuvre sous forme de pièces coulées se fait par les techniques, par exemple, de la coulée de précision en cire perdue, de la coulée par le procédé Shaw ou autre procédé permettant l'obtention des pièces aux dimensions virtuellement définitives. La mise en oeuvre sous forme de poudres comporte
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et son atomisation sous eau ou sous gaz, en vue d'obtenir des poudres de granulométrie adéquate pour les usagés projetés. Le cas échéant,.les.poudres sont soumises à des traitements thermiques en vue du relâchement des tensions ou à d'autres opérations nécessaires au conditionnement final de leur granulométrie. La mise en oeuvre de poudres se fait par les.techniques de la métallurgie des poudres en soi bien connues. Après avoir mélangé des poudres, des alliages qui font l'objet de cette invention, avec des poudres constituant la matrice, telles que des poudres d'aciers, des poudres d'alliages non ferreux ou des poudres d'aciers inoxydables, on procède à leur compactage suivi ensuite d'un frittage sous vide ou sous atmosphère.
Des techniques de densification par des procédés comportant une déformation comme par exemple, densification par extrusion ou compactage isostatique à chaud peuvent être également utilisées.
A titre d'exemple d'alliage obtenu par la technique de la métallurgie des poudres, on peut donner ce qui suit :
Alliage A. : Composition 30 % Mo - 10 % Cr - 2,5 % Si - solde Fe
sous forme de poudre, et dans une matrice de AISI 316 L, dans une proportion de 10 %.
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contenant 50 % Ni - 32 % Mo - 3 %,Si - 15 % Cr.
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Ces résultats montrent également un avantage en faveur des alliages de la présente invention.
REVENDICATIONS
1. Alliages métalliques, caractérisés en ce que leur composition centésimale vérifie les relations pondérales ciaprès :
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accompagné de ses impuretés usuelles, le tout présentant une matrice au moins partiellement ferritique, ainsi que, isolément ou eri mélange, des composés intermétalliques des types Laves et .