Corps moulé en un alliage dur et difficilement fusible, et procédé de préparation d'un tel corps. Pour le travail des fontes et des aciers durs, an a mis au point depuis quelques années des outils spéciaux dont les qualités doivent allier une extrême dureté, aux tem pératures même élevées, à une certaine élas ticité. Au début de ces recherches, on s'est adressé tout d'abord à des aciers spéciaux (aciers rapides). Puis, par le canal de l'in dustrie des filaments de lampes, on est arrivé à résoudre le problème en utilisant des allia ges contenant des métaux rares tels que le tungstène, le molybdène, le vanadium, etc. Enfin, on s'est adressé à des combinaisons chimiques de dureté extrême, comme des bo rures, des carbures et des nitrures de métaux lourds.
La très grande dureté de ces alliages, subsistant à, température élevée, permet de les employer non seulement pour le travail des fontes et des aciers, mais aussi pour le travail de matériaux très durs tels que le verre, le marbre ou des matériaux tels que l'ébonite, le papier mâché, ainsi que pour des parties de machines nécessitant une grande dureté on une très forte résistance au frot tement.
Il est toutefois à noter que les alliages contenant des composés tels que des borures, carbures, nitrures de métaux lourds présen tent des qualités mécaniques très différentes, d'une part, suivant leurs composants acces soires, même présents en quantités très fai bles, d'autre part, suivant le procédé employé pour obtenir cesdits alliages. Ceci a surtout lieu en ce qui concerne le degré d'élasticité de l'alliage, sa résistance aux chocs et le tran chant de son arête.
Un grand nombre de procédés et d'alliages ont été élaborés pour tenter d'atteindre un ensemble de .qualités optima dans ce domaine.
Or, on a trouvé que l'adjonction d'une certaine quantité d'un bronze aux consti tuants de tels alliages, permettait d'obtenir, à côté d'une grande dureté, une résistance aux chocs et une élasticité remarquables.
La présente invention comprend un corps moulé en un alliage dur et difficilement fusi- ble, et un procédé de préparation d'un tel corps.
Le corps moulé suivant l'invention est ca ractérisé en ce que l'alliage dont il est formé contient de 80 à<B>95%</B> d'au moins un carbure présentant une grande dureté, tel que ceux des métaux appartenant aux sous-groupes de gauche des groupes IV et VI du système périodique, les constituants d'au moins un bronze, ceux-ci formant ensemble de 0,1 à 5 % de l'alliage et jusqu'à<B>15%</B> d'au moins un métal du groupe du fer appartenant au groupe VIII du système périodique, agissant comme liant sur les éléments de l'alliage, et en ce qu'il a une grande dureté, une résis tance aux chocs et une élasticité remarqua bles.
Par bronze, on entend tout alliage conte nant plus de 50 % de cuivre, le reste pouvant être n'importe quel métal ou métaux appar tenant aux groupes II à IV du système pé riodique.
Le procédé de préparation d'un tel corps est caractérisé en ce que l'on chauffe un mé lange pulvérulent formé de 80 à<B>95%</B> d'au moins un carbure de grande dureté, tel que ceux des métaux appartenant aux sous- groupes de gauche des groupes IV et VI du système périodique, de 0,1 à 5% d'au moins un bronze et de jusqu'à 15 % d'au moins un métal du groupe du fer appartenant au groupe VIII du système périodique, ce mé lange étant placé dans un moule clos main tenu dans une atmosphère non oxydante, jus-. qu'à la température de fusion de l'un au moins des constituants du mélange, à point de fusion le plus bas, et en ce que l'on exerce une pression mécanique sur les constituants enfermés dans le moule, jusqu'au moment du refroidissement.
L'atmosphère non oxydante peut être ré ductrice ou inerte de manière à éviter toute oxydaÛion pendant le chauffage. Ce dernier peut être réalisé dans un four électrique étanche.
Pour obtenir une masse compacte, il est avantageux d'éliminer l'air occlu dans le mé lange des poudres des constituants, en dimi- nuant la pression de l'atmosphère inerte ou réductrice jusqu'à quelques millimètres de mercure, tout au moins au début du traite ment thermique.
En outre, on obtiendra un produit d'au tant plus compact que le mélange des consti tuants sera soumis à la pression mécanique dès le début du traitement thermique.
<B>TA'</B> nfin, on peut augmenter la dureté super ficielle de l'alliage en carburant celui-ci, par exemple, par des vapeurs d'un hydrocarbure liquide volatil, que l'on entraîne au moyen d'un barbotage des gaz de l'atmosphère inerte ou réductrice dans cet hydrocarbure, avant leur entrée dans le four.
Le procédé de l'invention permet d'obte nir un produit de qualité optima. Ce dernier peut avoir une densité d'environ 10 à 15, une dureté de 9 à, 10 mesurée à l'échelle de Mohs, une résistance aux chocs et une élas ticité remarquable.
Comme bronze pour préparer le corps moulé, on peut utiliser un bronze à base de cuivre allié soit à de l'étain, soit :à des mé taux légers (terreux), par exemple magné sium, aluminium, béryllium, ou alcalino- terreux (calcium, baryum, strontium).
L'effet,de l'addition de bronze est d'aug menter notablement l'élasticité et la résis tance aux chocs de l'alliage, sans préjudice pour sa dureté, même aux températures éle vées. De plus, lorsqu'on forme -des plaquettes d'outils :à coupe rapide avec cet alliage, la présence d'un bronze permet d'obtenir un fil d'afffitage très net, ce qui améliore le rendement -de l'outil.
Voici, à titre d'exemple, comment le pro cédé de préparation d'un corps selon l'inven tion peut. être exécuté en pratique: <I>Exemple 1.</I> On prépare tout d'abord un mélange con tenant: 9 % de bronze à l'étain (alliage de cuivre à 30 % d'étain), 5 % de nickel ou de cobalt, <B>93%</B> de carbure de tungstène, le tout étant très finement pulvérisé et soigneusement mé langé par voie mécanique. Le mélange ainsi obtenu est placé dans un moule en graphite dont la forme est telle que l'objet ou les objets ainsi formés ne demanderont ensuite (lue les opérations de finissage telles que le polissage et l'affûtage.
Ce moule présente au moins un canal où l'on place un surplus de matière, et des pis tons en graphite coulissant dans ce ou ces canaux. Le mouler est placé dans un four électrique, dans lequel on fait passer un cou rant d'hydrogène, afin d'éviter toute oxyda tion pendant le chauffage. En même temps, on exerce sur les- pistons une pression de quelques kilos par cm''', au moyen d'un dis positif mécanique commandé de l'extérieur du four.
On chauffe le four jusqu'à, une tempé rature de<B>1800</B> à 1400 . A ce moment, on augmente la pression jusqu'à environ 150 1g par cm.. Le chauffage est alors arrêté et l'on refroidit le moule dans un courant d'hydrogène.
Les pièces démoulées sont soumises en suite à des, opérations de finissage telles que polissage et affûtage.
Exemple <I>2.</I>
On prépare un mélange contenant: 1,0%' de bronze au baryum (alliage de cuivre à<B>15%</B> de baryum),<B>5,0%</B> de cobalt, M0% do carbure de titane, 76,0% de car bure =de tungstène, le tout étant finement pulvérisé et mélangé dans un broyeur à bou lets. Le mélange des constituants est placé dans le moule en graphite, qui est alors intro duit dans le four. On fait passer un courant de gaz carbonique, jusqu'à ce que tout l'air soit chassé de l'appareillage. Au moyen d'une pompe à vide, on diminue la pression du P;az jusqu'à 5 mm de mercure.
On commence alors à chauffer le fouir, tout en appliquant une pression mécanique sur le piston du moule. Sitôt atteinte la température de<B>800',</B> on recommence à faire passer le gaz carbo nique avec une légère surpression, en le fai sant barboter, avant son entrée dans le four, dans un flacon vaporisateur contenant de la ligroine. On continue le chauffage jusqu'à 1400 . A ce moment, on augmente la pres- sion pour atteindre environ 150 kg par cm'. Le chauffage est alors arrêté et l'on refroidit le moule dans un courant de gaz carbonique.
Le procédé de l'invention présente sur les méthodes anciennes de nombreux avantages de ;simplicité et -d'économie de temps et de travail.
Body molded from a hard and difficult to melt alloy, and method of preparing such a body. For working with cast irons and hard steels, an has been developing for a few years special tools whose qualities must combine extreme hardness, even high temperatures, with a certain elasticity. At the beginning of this research, we first turned to special steels (high speed steels). Then, through the lamp filament industry, the problem was solved by using alloys containing rare metals such as tungsten, molybdenum, vanadium, etc. Finally, chemical combinations of extreme hardness, such as heavy metal carbides, carbides and nitrides, were addressed.
The very great hardness of these alloys, remaining at high temperature, allows them to be used not only for working cast iron and steels, but also for working very hard materials such as glass, marble or materials such as ebonite, papier-mâché, as well as for parts of machines requiring great hardness or very high resistance to friction.
It should however be noted that the alloys containing compounds such as borides, carbides and nitrides of heavy metals present very different mechanical qualities, on the one hand, depending on their accessory components, even present in very small quantities, 'on the other hand, according to the process used to obtain said alloys. This mainly takes place with regard to the degree of elasticity of the alloy, its impact resistance and the sharpness of its edge.
A large number of processes and alloys have been developed in an attempt to achieve an optimum set of qualities in this field.
Now, it has been found that the addition of a certain quantity of a bronze to the constituents of such alloys made it possible to obtain, in addition to great hardness, remarkable impact resistance and elasticity.
The present invention comprises a molded body of a hard and difficult to melt alloy, and a process for preparing such a body.
The molded body according to the invention is characterized in that the alloy from which it is formed contains from 80 to <B> 95% </B> of at least one carbide having a great hardness, such as those of metals belonging to to the left subgroups of groups IV and VI of the periodic system, the constituents of at least one bronze, these together forming from 0.1 to 5% of the alloy and up to <B> 15% < / B> of at least one metal from the iron group belonging to group VIII of the periodic system, acting as a binder on the elements of the alloy, and in that it has great hardness, impact resistance and remarkable elasticity.
By bronze is meant any alloy containing more than 50% copper, the remainder possibly being any metal or metals belonging to groups II to IV of the periodic system.
The process for preparing such a body is characterized in that a powdery mixture formed from 80 to <B> 95% </B> of at least one high hardness carbide, such as those of metals, is heated. belonging to the left subgroups of groups IV and VI of the periodic system, from 0.1 to 5% of at least one bronze and up to 15% of at least one metal of the iron group belonging to group VIII periodic system, this mixture being placed in a closed mold hand held in a non-oxidizing atmosphere, until. that at the melting temperature of at least one of the constituents of the mixture, at the lowest melting point, and in that a mechanical pressure is exerted on the constituents enclosed in the mold, until the moment of cooling.
The non-oxidizing atmosphere can be reducing or inert so as to avoid any oxidation during heating. The latter can be carried out in a sealed electric oven.
To obtain a compact mass, it is advantageous to eliminate the air occluded in the mixture of the powders of the constituents, by reducing the pressure of the inert or reducing atmosphere down to a few millimeters of mercury, at least at least at least. start of heat treatment.
In addition, a product will be obtained that is as compact as the mixture of constituents will be subjected to mechanical pressure from the start of the heat treatment.
<B> TA '</B> Finally, the surface hardness of the fuel alloy can be increased, for example, by vapors of a volatile liquid hydrocarbon, which is entrained by means of bubbling the gases from the inert or reducing atmosphere into this hydrocarbon, before they enter the furnace.
The process of the invention makes it possible to obtain a product of optimum quality. The latter may have a density of about 10 to 15, a hardness of 9 to 10 measured on the Mohs scale, impact resistance and remarkable elasticity.
As the bronze to prepare the cast body, a copper-based bronze alloyed either with tin or: at light metals (earthy), for example magnesium, aluminum, beryllium, or alkaline earth ( calcium, barium, strontium).
The effect of adding bronze is to significantly increase the elasticity and impact strength of the alloy, without prejudice to its hardness, even at high temperatures. In addition, when forming tool inserts: rapid cutting with this alloy, the presence of a bronze makes it possible to obtain a very clean sharpening wire, which improves the performance of the tool.
Here is, by way of example, how the process for preparing a body according to the invention can. be carried out in practice: <I> Example 1. </I> A mixture is first prepared containing: 9% tin bronze (30% tin copper alloy), 5% nickel or cobalt, <B> 93% </B> tungsten carbide, the whole being very finely pulverized and carefully mixed by mechanical means. The mixture thus obtained is placed in a graphite mold, the shape of which is such that the object or the objects thus formed will not then require (read the finishing operations such as polishing and sharpening.
This mold has at least one channel where a surplus of material is placed, and graphite udders sliding in this or these channels. The mold is placed in an electric furnace, through which a stream of hydrogen is passed, in order to avoid any oxidation during heating. At the same time, a pressure of a few kilograms per cm '' 'is exerted on the pistons by means of a mechanical device controlled from outside the oven.
The oven is heated to a temperature of <B> 1800 </B> to 1400. At this time, the pressure is increased to about 150 g per cm. The heating is then stopped and the mold is cooled in a stream of hydrogen.
The demoulded parts are subsequently subjected to finishing operations such as polishing and sharpening.
Example <I> 2. </I>
A mixture is prepared containing: 1.0% barium bronze (copper alloy with <B> 15% </B> barium), <B> 5.0% </B> cobalt, M0% do titanium carbide, 76.0% carbide = tungsten, the whole being finely pulverized and mixed in a ball mill. The mixture of constituents is placed in the graphite mold, which is then introduced into the oven. A stream of carbon dioxide is passed through until all the air is expelled from the apparatus. By means of a vacuum pump, the pressure of the P; az is reduced to 5 mm of mercury.
We then begin to heat the burrow, while applying mechanical pressure to the piston of the mold. As soon as the temperature of <B> 800 'is reached, </B> we start again to pass the carbonic gas with a slight overpressure, by bubbling it, before entering the oven, in a spray bottle containing ligroin . Heating is continued until 1400. At this time, the pressure is increased to reach about 150 kg per cm 3. The heating is then stopped and the mold is cooled in a stream of carbon dioxide.
The method of the invention has over the old methods many advantages of; simplicity and saving time and labor.