Procédé de traitement d'un métal double pour obtenir un produit pouvant être plié sans rupture ou séparation du revêtement. La présente invention est relative à un procédé de traitement d'un métal double pour obtenir un produit pouvant être plié sans rupture ou séparation du revêtement, par exemple d'un fer ou acier revêtu d'alumi nium.
On connaît un procédé par lequel un noyau ou âme de fer ou d'acier, habituelle ment sous forme d'un fil ou d'une bande, peut être revêtu d'une couche relativement mince d'aluminium, qui est intimement unie avec le noyau en raison de l'établissement d'une couche d'union ou soudure en alliage de fer et d'aluminium entre le noyau et la couche. Il est bien connu que l'alliage de fer et d'aluminium est plus dur et plus cas sant que l'un ou l'autre de ses composants. Paor conséquent, la présence de la soudure en alliage de fer d'aluminium a eu pour effet de diminuer la ductilité et la faculté du pliage du produit résultant.
Pour réduire au mini mum cette diminution occasionnée par la pré- sente de la soudure en alliage, on a appliqué un procédé grâce auquel la couche de sou dure peut être faite relativement mince et avec une épaisseur sensiblement constante, mais, même dans ces conditions, le produit résultant ne possédait pas la faculté de tra vail désirée. D'autres métaux doublés présen tent ce même inconvénient.
On a découvert qu'en soumettant un tel métal double, par exemple le fer ou l'acier doublé d'aluminium, à une réduction de sec tion transversale en le laminant, au moins jusqu'à une certaine valeur critique, à une température inférieure à celle à laquelle s'ef fectuerait un accroissement notable de la dis persion l'un dans l'autre des métaux asso ciés, -et en le recuisant ensuite, on peut obte nir un produit qui peut être étiré et plié, même avec écrasement, puis redressé, sans que ceci provoque la rupture du métal double ou la séparation de la couche de revêtement avec l'âme. C'est ce procédé qui fait l'objet de l'in vention.
On peut, par exemple, traiter par ce pro cédé, un métal doublé obtenu comme suit: On munit un noyau ou âme de fer ou d'acier, de préférence d'acier pauvre en carbone, d'une couche d'aluminium en le faisant. pas ser à travers un bain d'aluminium fondu, l'é paisseur de la couche étant de l'ordre de 0,06 à. 0,07 mm.
En réglant convenablement la température, la vitesse du mouvement, la du rée de l'immersion, etc, on établit entre les deux métaux une couche d'union ou soudure relativement mince en alliage de fer et d'alu minium, l'épaisseur de cette couche d'alliage étant ordinairement de l'ordre de 0,01 à 0,015 mm.
L'expérience a démontré que, dans un métal doublé de ce genre, l'aluminium est uni intimement et uniformément au noyau de fer ou d'acier, mais que, étant donné que le joint d'alliage est moins ductile que les métaux élémentaires du métal doublé, si l'on soumet celui-ci à des opérations d'étirage, de pliage ou d'autres opérations de façonnage sévères qui introduisent des coudes brusques ou des déformations analogues, il est suscep tible de se fissurer en raison de la ductilité moindre de la couche d'alliage.
Ce métal doublé peut alors être traité de la façon suivante: On soumet le métal doublé à une série d'opérations de laminage qui ont pour effet de réduire la section transversale du métal d'au moins 35 % et de préférence de 5(?% en viron, et on soumet ensuite le métal réduit à un recuit à une température de l'ordre de 540' C, cette température dépendant toute fois jusqu'à un certain point de la nature du fer ou de l'acier utilisé comme métal du noyau.
Il est avantageux d'appliquer au moins trois opérations de laminage. Le laminage est réalisé à une température qui n'augmente pas notablement la dispersion des métaux élémentaires, c'est-à-dire notablement au dessous de 538 C. Il est bon que la première opération de laminage réduise la section transversale dans une mesure de l'ordre de 15 %. Cette première opération peut être sui vie d'une seconde opération de laminage qui réduit la section transversale dans une me sure supplémentaire de l'ordre de 20 à 25 % de l'épaisseur initiale, mais il est préférable d'ap pliquer deux opérations de laminage successi ves effectuant chacune une réduction de l'or dre de 15 à 20 % de l'épaisseur initiale.
Il doit toutefois être expressément entendu que, bien que la réduction totale minimum de 35 à 40 % semble être une valeur critique, les réductions proportionnelles effectuées jus qu'à ce jour par les diverses opérations de laminage successives ne sont pas critiques, excepté qu'il faut éviter des taux de réduc tion si élevés qu'ils risqueraient de pulvériser exagérément la couche d'alliage comme il ressortira de l'exposé qui suit. Par suite, dans certaines circonstances, un plus grand nombre de réductions individuellement plus faibles peuvent être, considérées comme dési rables.
Après la réduction finale, on soumet le métal laminé à un recuit qui peut varier dans une certaine mesure selon le caractère et la composition du noyau de fer ou d'acier, mais on a trouvé qu'un recuit effectué à une température voisine de 538 C assure la duc tilité désirée du métal doublé.
On a découvert qu'une réduction d'épais seur d'au moins 35 à 40 % semble être une valeur critique au-dessous de laquelle les ré sultats du présent procédé ne peuvent pas "être obtenus. On peut modifier le degré de réduction au delà de cette valeur, selon l'usage que le métal est appelé à recevoir, les caractéristiques désirées et d'autres fac teurs, mais il est préférable que la réduction soit de l'ordre de 50 % .
Des études photomicrographiques des di vers stades du procédé indiquent qu'une opé ration de laminage relativement sévère qui réduit l'épaisseur de 15 % environ provoque la rupture de la couche d'alliage en une sé rie de blocs qui, au cours des opérations de laminage successives, se séparent les uns des autres, puis tournent autour d'axes générale ment perpendiculaires à la direction du lami- nage, de sorte que ces blocs en alliage rela tivement dur s'encastrent dans les métaux du noyau et de la couche le long de bords angu laires et que, par suite,
ils se comportent à la façon de clavettes espacées les unes des au tres et verrouillant entre eux le métal du noyau et le métal de la couche. En même temps, ces deux métaux sont refoulés dans les espaces qui séparent les blocs après leur sépa ration et leur rotation et remplissent lesdits espaces.
Si la réduction est si sévère que la couche d'alliage se trouve pulvérisée, les résultats désirés ne sont pas obtenus et le métal de re vêtement est sujet à se détacher du métal du noyau. Toutefois, si l'on procède de la façon précédemment expliquée, on constate que le produit résultant peut être soumis à des cou- dages brusques, à un étirage et à d'autres opérations de fabrication qui, jusqu'ici, avaient été considérées comme impossibles à réaliser sans risque que le métal doublé se rompe et que le métal de revêtement se sé pare du noyau.
Le dessin annexé représente schématique ment les stades successifs d'un mode opéra toire de traitement de métal double fer- aluminium impliquant trois opérations de la minage telles que celles précédemment dé crites.
La fig. 1 est une vue schématique du mé tal doublé avant son traitement suivant l'in vention; La fig. 2 représente par une vue analogue le métal doublé après la première opération de laminage; La fig. 3 est une vue analogue du métal doublé après le second laminage; La fig. 4 est une vue analogue du métal doublé après le troisième laminage; La fig. 5 est une vue partielle à grande échelle tirée d'une micrographie et mettant en évidence les conditions observées dans le produit final.
Dans chacune de ces figures, le métal du noyau est désigné par 10, la couche de re vêtement ert aluminium par 11, Sur la fig. 1, la couche d'alliage 12 est indiquée par les lignes parallèles situées entre le métal 10 du noyau et le métal 1.1 du revêtement.
La fig. 2 représente le produit à la fin du premier passage entre les cylindres, une réduction de l'ordre de 15% ayant alors eu lieu. Comme représenté, la couche d'alliage 12 a été subdivisée en une série de blocs 13. La fig. 3 représente le métal doublé après une nouvelle opération de laminage qui- a effectué une réduction de l'ordre de<B>là %</B> et, comme représenté, les blocs 13 .ont été sépa rés les uns des autres et le métal du revête ment a été refoulé dans les espaces consti tués entre ces blocs.
Dans la pratique, le mi croscope permet d'observer à ce stade une lé gère tendance à la rotation des blocs élémen taires 13, mais on n'observe pas de rotation marquée des blocs tant que la réduction n'a pas atteint au moins 35 à 40525.
Toutefois, comme cela est représenté sur la fig. 4, après la troisième opération de la minage les blocs 13 ont tourné d'angles di vers, certains d'un angle aussi élevé que 90 ; d'autres, d'angles n'excédant peut-être pas 45 à<B>60',</B> mais une forte proportion des blocs, sinon la totalité, ont tourné .d'un angle assez grand, comme cela est représenté sur cette figure, de sorte qu'ils constituent une série de clavettes dont les coins. ou angles 14 ont été enfoncés -et se sont encastrés dans le métal du noyau et le métal du revêtement.
La fig. 5 représente à plus grande échelle ce qui a été représenté schématiquement sur la fig. 4, cette vue ayant été tirée d'une mi crographie, qui montre que, bien que les blocs 13 ne possèdent pas la forme relativement ré gulière indiquée dans les vues schématiques précédentes, ils ont généralement la forme de blocs, comme il a été dit précédemment, et ils ont tourné d'angles divers et se sont ainsi encastrés dans le métal du noyau et le métal du revêtement.
Ceci a pour effet que le métal doublé peut être soumis à des. coudages relativement brusques et à d'autres opérations de façon- nage sévères sans que la couche d'alliage pro voque une rupture, parce que cette couche a été subdivisée en un grand nombre de blocs séparés relativement petits entre lesquels se trouve du métal ductile, la rotation de ces blocs assurant une bonne adhérence entre ces deux métaux, le risque de séparation de ces métaux étant ainsi pratiquement supprimé.
On a décrit l'application de l'invention particulièrement à des noyaux de fer ou d'a- oier revêtus d'aluminium, mais l'invention est aussi applicable à d'autres métaux dou blés dans lesquels une couche d'union ou joint. de soudure en alliage est constitué entre les deux éléments et dans lesquels ladite cou che d'alliage est moins ductile que les métaux élémentaires.
A method of treating a double metal to obtain a product that can be bent without breaking or separating the coating. The present invention relates to a process for treating a double metal to obtain a product which can be bent without breaking or separating the coating, for example of an iron or steel coated with aluminum.
A process is known whereby an iron or steel core or core, usually in the form of a wire or strip, can be coated with a relatively thin layer of aluminum, which is intimately united with the material. core due to the establishment of a bonding layer or weld of iron and aluminum alloy between the core and the layer. It is well known that the alloy of iron and aluminum is harder and more durable than either of its components. Therefore, the presence of the aluminum iron alloy weld had the effect of decreasing the ductility and the bendability of the resulting product.
To minimize this decrease caused by the presence of the alloy weld, a process has been applied whereby the hard solder layer can be made relatively thin and with a substantially constant thickness, but, even under these conditions, the resulting product did not have the desired working ability. Other lined metals present the same drawback.
It has been found that by subjecting such a double metal, for example iron or aluminum-lined steel, to a reduction in cross-section by rolling it, at least to a certain critical value, at a lower temperature. to that at which there would be a noticeable increase in the dispersion of the associated metals into each other, and by annealing it afterwards, a product can be obtained which can be stretched and bent, even with crushing , then straightened, without this causing the breakage of the double metal or the separation of the coating layer from the core. It is this process which is the subject of the invention.
It is possible, for example, to treat by this process, a lined metal obtained as follows: A core or core of iron or steel, preferably of low-carbon steel, is provided with a layer of aluminum in the doing. not be through a bath of molten aluminum, the thickness of the layer being of the order of 0.06 to. 0.07 mm.
By suitably adjusting the temperature, the speed of the movement, the temperature of the immersion, etc., a relatively thin bonding layer or weld made of an alloy of iron and aluminum is established between the two metals, the thickness of this alloy layer being ordinarily of the order of 0.01 to 0.015 mm.
Experience has shown that, in such a lined metal, the aluminum is intimately and uniformly united to the iron or steel core, but that, since the alloy joint is less ductile than the elemental metals lined metal, if subjected to stretching, bending or other severe shaping operations which introduce sharp bends or similar deformations, it is liable to crack due to the lower ductility of the alloy layer.
This doubled metal can then be treated as follows: The doubled metal is subjected to a series of rolling operations which have the effect of reducing the cross section of the metal by at least 35% and preferably by 5 (?%) approximately, and the reduced metal is then subjected to annealing at a temperature of the order of 540 ° C., this temperature however depending to a certain extent on the nature of the iron or steel used as the metal of the core.
It is advantageous to apply at least three rolling operations. The rolling is carried out at a temperature which does not significantly increase the dispersion of the elemental metals, that is to say notably below 538 C. It is good that the first rolling operation reduces the cross section to an extent of around 15%. This first operation can be followed by a second rolling operation which reduces the cross section to an additional extent of the order of 20 to 25% of the initial thickness, but it is preferable to apply two operations of. successive rolling each effecting a reduction of the order of 15 to 20% of the initial thickness.
It should, however, be expressly understood that, although the minimum total reduction of 35-40% appears to be a critical value, the proportional reductions achieved to date by the various successive rolling operations are not critical, except that such high reduction rates should be avoided as to risk excessively spraying the alloy layer, as will emerge from the following discussion. Therefore, in certain circumstances a greater number of individually smaller reductions may be considered desirable.
After the final reduction, the rolled metal is subjected to annealing which may vary to some extent depending on the character and composition of the iron or steel core, but it has been found that annealing carried out at a temperature in the region of 538 C provides the desired durability of the lined metal.
It has been found that a reduction in thickness of at least 35-40% appears to be a critical value below which the results of the present process cannot be obtained. The degree of reduction can be varied by. beyond this value, according to the use which the metal is called to receive, the desired characteristics and other factors, but it is preferable that the reduction be of the order of 50%.
Photomicrographic studies of the various stages of the process indicate that a relatively severe rolling operation which reduces the thickness by about 15% causes the alloy layer to break down into a series of blocks which, during the rolling operations. successive rolling, separate from each other, then rotate around axes generally perpendicular to the direction of rolling, so that these relatively hard alloy blocks are embedded in the metals of the core and layer. along angular edges and that, consequently,
they behave in the manner of keys spaced apart from one another and locking the metal of the core and the metal of the layer together. At the same time, these two metals are driven back into the spaces which separate the blocks after their separation and their rotation and fill said spaces.
If the reduction is so severe that the alloy layer is pulverized, the desired results are not obtained and the coating metal is liable to detach from the core metal. However, if one proceeds in the manner previously explained, it is found that the resulting product can be subjected to hard bending, stretching and other manufacturing operations which heretofore had been considered to be. not possible without the risk of the lined metal breaking and the coating metal separating from the core.
The appended drawing schematically represents the successive stages of an operating mode of treatment of double iron-aluminum metal involving three mining operations such as those previously described.
Fig. 1 is a schematic view of the doubled metal before its treatment according to the invention; Fig. 2 shows in a similar view the metal doubled after the first rolling operation; Fig. 3 is a similar view of the lined metal after the second rolling; Fig. 4 is a similar view of the lined metal after the third rolling; Fig. 5 is an enlarged partial view taken from a micrograph and showing the conditions observed in the final product.
In each of these figures, the core metal is designated by 10, the coating layer ert aluminum by 11, In fig. 1, the alloy layer 12 is indicated by the parallel lines between the metal 10 of the core and the metal 1.1 of the coating.
Fig. 2 represents the product at the end of the first pass between the rolls, a reduction of the order of 15% then having taken place. As shown, the alloy layer 12 has been subdivided into a series of blocks 13. FIG. 3 represents the doubled metal after a new rolling operation which has effected a reduction of the order of <B> 1% </B> and, as shown, the blocks 13 have been separated from each other and the the metal of the coating was forced back into the spaces formed between these blocks.
In practice, the microscope makes it possible to observe at this stage a slight tendency to rotate the elementary blocks 13, but no marked rotation of the blocks is observed until the reduction has reached at least 35 to 40525.
However, as shown in fig. 4, after the third mining operation the blocks 13 have turned di angles, some as high as 90; others, of angles perhaps not exceeding 45 to <B> 60 ', </B> but a large proportion of the blocks, if not all, have turned at a large enough angle, as is shown in this figure, so that they constitute a series of keys whose corners. or corners 14 have been driven in and embedded in the core metal and the liner metal.
Fig. 5 shows on a larger scale what has been shown schematically in FIG. 4, this view having been taken from a crograph, which shows that although the blocks 13 do not have the relatively regular shape shown in the previous schematic views, they are generally in the form of blocks, as has been said. previously, and they have rotated from various angles and are thus embedded in the metal of the core and the metal of the coating.
This has the effect that the lined metal can be subjected to. relatively sharp bends and other severe shaping operations without the alloy layer breaking, because this layer has been subdivided into a large number of relatively small separate blocks between which there is ductile metal, the rotation of these blocks ensuring good adhesion between these two metals, the risk of separation of these metals thus being practically eliminated.
The application of the invention has been described particularly to aluminum-coated iron or steel cores, but the invention is also applicable to other doubled metals in which a bonding layer or seal. . alloy weld is formed between the two elements and in which said alloy layer is less ductile than elementary metals.