Procédé de préparation d'un alliage fer-aluminium, alliage obtenu selon ce procédé et utilisation de cet alliage La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un alliage fer-aluminium, un alliage obtenu par application du procédé, et une utilisation de cet alliage.
On sait que l'aluminium peut entrer en solution solide dans le fer jusqu'à une proportion en poids de 34'% environ : cependant, les alliages fer-alumi- nium, préparés jusqu'à présent et susceptibles de traitements métallurgiques,
ne dépassaient pas une teneur en aluminium de 16 à 18% environ. La principale difficulté offerte par les alliages à teneur élevée en aluminium obtenus par les procédés classi ques consistait en une fragilité rendant difficile le façonnage d'objets par travail mécanique (par exem ple obtention de feuilles par laminage) et ce, d'au tant plus que la teneur en aluminium est élevée.
L'invention vise à la conception d'un procédé de préparation permettant d'atténuer la fragilité de l'alliage et d'autoriser l'obtention de pièces présen tant une teneur en aluminium pouvant atteindre 40'% environ en poids.
Les inventeurs ont trouvé que la fragilité des alliages Fe-Al bruts de fonderie était une fragilité intergranulaire, mais qu'elle n'était pas due unique ment, comme on le croyait jusqu'à présent, à la pré sence de précipités (par exemple de carbure ou d'oxyde) aux joints de grains ; les décollements des joints de grains qui provoquent la fragilité de ces alliages sont principalement dus à l'existence de contraintes mécaniques au cours du refroidissement des lingots après coulée, contraintes dont l'impor tance est due à la mauvaise conductibilité thermique de ces alliages ;
les décollements des joints sont éven- tuellement sensibilisés par la présence d'un précipité, d'une couche d'atomes étrangers absorbés par les impuretés des constituants ou d'un rassemblement de microcavités.
Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend la fusion d'une quantité de fer correspondant à une proportion inférieure à 84% en poids de l'alliage, la pureté du fer en carbone étant telle que la teneur en poids de l'alliage en carbone ne dépasse pas 0,02%, l'adjonction de l'aluminium et d'une faible proportion d'additifs choisis dans le groupe comprenant le zirconium, le niobium, le ti tane,
l'yttrium, les terres rares et le bore, la coulée à l'abri de l'air et à une température peu supérieure à la température de solidification de l'alliage, la soli dification et le refroidissemnt lent de l'alliage sous forme d'un lingot, et la destruction de la structure de fonderie par un travail mécanique de déformation progressive en masse à une température comprise entre 6001> C et 1200 C.
L'alliage fer-aluminium obtenu par application du procédé est caractérisé en ce qu'il comporte de 18 à 31'% en poids d'aluminium et présente uniquement la phase Fe-Al.
Au cours de la mise en oeuvre du procédé, l'in troduction en faibles quantités (normalement infé- rieures à 1% et de préférence à 0,5%) d'éléments d'addition facilite le piégeage des impuretés fragili- santes. Ces impuretés sont en général apportées par le fer, l'aluminium pouvant être obtenu très pur. Une addition de zirconium ou de niobium permet de pié ger les impuretés fragilisantes telles que carbone, oxy gène et azote.
La teneur en éléments d'addition est avantageusement fixée en fonction de la teneur en impuretés: on a pu déterminer par exemple que la teneur en poids en zirconium devait de préférence être au moins égale à environ dix fois la teneur en carbone (c'est-à-dire en proportion atome pour atome) pour éliminer les effets gênants dus à la pré sence de carbone.
L'addition en faible quantité d'un élément tel que le bore a en outre pour effet d'améliorer la cohésion intergranulaire de l'alliage.
On a constaté que, à la température atmosphéri que normale, lorsque la teneur en A1 est inférieure à 181% apparaît la phase Fe3-Al alors qu'au-dessus de 31'% apparaît un précipité de phase Fe-A12.
Le procédé peut s'appliquer également aux allia ges comprenant en plus du fer et de l'aluminium d'autres constituants, tels que le béryllium ou, en certains cas, le silicium en quantités notables: ce genre d'alliage peut être utile pour les applications nucléaires, comme on verra plus loin.
La protection contre l'action de l'air lors de la coulée est assurée par des procédés classiques, telles que la fusion et la coulée sous vide, sous atmosphère inerte, ou à l'air sous un flux protecteur; de préféren ce, les produits de départ sont aussi purs que possible.
La coulée et le refroidissement lent permettent l'obtention d'un produit brut de fonderie de fragilité réduite, la suite du traitement, qui comprend un travail mécanique à chaud de déformation du pro duit brut de fonderie, est conduite de façon à obte nir de bonnes propriétés mécaniques (résistance à la rupture, limite d'élasticité, allongement, dureté) pour une résilience convenable.
Au cours de ce traitement, dit ébauchage, on dé truit la structure de fonderie ; la température atteinte, comprise entre 6000 C et 12000 C dépend de la te neur en aluminium et de la nature et de la teneur du ou des additifs ; cet ébauchage peut être effectué par filage, forgeage à la presse ou laminage; ce traite ment doit être conduit sans chocs ni déformations trop rapides. Sous certaines formes, l'ébauchage peut suffire à donner naissance à des produits finis.
Dans d'autres cas, des opérations d'usinage ou de traitement métallurgique à chaud et/ou à froid seront nécessaires.
Le travail mécanique de déformation à chaud (ou ébauchage) permettant de détruire la structure de fonderie comprend avantageusement les étapes de re vêtement du lingot provenant de la coulée par une gaine métallique, de réalisation des opérations de tra vail mécanique à chaud sur le lingot muni de sa gaine et d'élimination de la gaine. Le gainage peut être réa lisé par un moyen classique quelconque, mais il doit éviter de conduire à un point faible dans une zone soumise à des contraintes élevées au cours de l'ébau- chage : gainage hydrostatique à froid, revêtement électrolytique, shoopage...
L'un de ces traitements ultérieurs peut consister en un travail mécanique de déformation dit à froid , c'est-à-dire s'effectuant à la température am- brante ou à température comprise entre l'ambiante et la température de recristallisation ; ce travail méca nique de déformation à froid, qui conduit à l'écrouis- sage de l'alliage, peut être réalisé par exemple par laminage ou étirage ; il permet - l'obtention de produits de plus faible épais seur: ainsi, l'épaisseur minimale qui peut être at teinte par laminage à froid est beaucoup plus faible que celle atteinte par un laminage à chaud seulement, tout au moins avec les laminoirs habituellement utili sés ; - l'obtention de cotes bien précisées ;
- au prix d'un traitement thermique ultérieur, l'adaptation des propriétés mécaniques à un but particulier.
II est remarquable que le travail mécanique à froid soit rendu possible par l'ébauchage précédem ment décrit et ce, même pour une teneur en alumi nium supérieur à 20'0/0.
Dans cet état écroui et pour une teneur en fer supérieure à environ 75'%, l'alliage Fe-Al est une solution solide désordonnée, il est donc ferromagné tique et peut être utilisé comme matériau magnétique notamment sous forme de feuilles.
Cette propriété des alliages Fe-Al, connue et mise en oeuvre pour des alliages à teneur en fer supérieure à 84'%, s'est vue confirmée par les alliages de teneur en fer comprise entre 75'% et 84'% <RTI
ID="0002.0058"> en poids.
Lorsque l'alliage Fe-Al, résultant du procédé pré- sente une teneur en fer comprise entre 75'% et 84'%, il constitue donc une matière magnétique qui présente l'avantage d'une plus faible densité que les autres alliages magnétiques à base de fer et que les alliages magnétiques Fe-Al qui ont déjà pu être préparés;
en outre leur résistance à l'oxydation est très grande, supérieure à celle des alliages Fe-Al déjà connus, puisque la teneur en Al est plus élevée.
Compte tenu de leur faible section efficace d'ab sorption de neutrons, ces alliages peuvent donc, dans certains cas, remplacer avantageusement les alliages au cobalt pour la constitution des aimants utilisés dans les réacteurs nucléaires.
Dans le but d'améliorer les caractéristiques méca niques de l'alliage Fe-Al, on peut avantageusement lui faire subir, soit directement après ébauchage, soit après le travail mécanique de déformation à froid, un traitement thermique lequel a pour effet de modifier la répartition des impuretés ainsi que la structure de l'alliage; ce traitement thermique est de nature quel conque adaptée aux modifications souhaitées, la tem pérature ne devant évidemment pas dépasser celle pour laquelle le grain redeviendrait grossier ; ce trai tement peut donc être par exemple un recuit ou un revenu.
Puis, la structure ainsi obtenue n'étant pas fragile, le traitement peut être éventuellement suivi par un nouveau traitement mécanique, à chaud et/ou à froid, lui-même suivi d'un traitement thermique; le cycle peut être répété plusieurs fois.
Si l'alliage doit être utilisé comme matériau de structure dans un réacteur nucléaire à moyenne ou à haute température, il peut y avoir intérêt, afin de stabiliser le plus possible, et le plus tôt possible, le comportement mécanique de ce matériau en cours de fonctionnement, d'effectuer préliminairement ledit traitement thermique, au moins à la température ma ximale qui est atteinte ensuite dans le canal du réac teur.
D'une façon générale, les alliages Fe-AI, selon la présente invention, présentent une remarquable ré sistance à l'oxydation, supérieure à celle de l'acier inoxydable dans le cas de teneurs élevées en alumi- nium (supérieures à 18'% par exemple), due essen- tiellement au fait que la surface extérieure de l'alliage se recouvre d'une pellicule autoprotectrice d'oxyde.
L'aluminium présentant une faible section effi cace d'absorption des neutrons, l'utilisation des allia ges suivant l'invention peut être envisagée comme matériau de structure dans un réacteur nucléaire, no tamment comme matériau de gainage des éléments combustibles, à épaisseur de gaine égale, l'absorp tion neutronique est nettement plus faible que dans le cas de l'acier inoxydable et la limite élastique, à température élevée, par exemple entre 450 C et <B>7000C,</B> est nettement supérieure à celle de l'acier inoxydable.
L'alliage Al-Fe, résultant du procédé constitue un matériau de structure utilisable dans les réacteurs nu cléaires, par exemple comme matériau de gainage, notamment dans les réacteurs nucléaires à haute tem pérature, dans des cas où l'acier inoxydable ou le béryllium ne peuvent convenir, le premier à cause de son trop grand pouvoir d'absorption neutronique, le second à cause de sa toxicité, de sa fragilité, de sa faible résistance au fluage à partir de 600 C, du gonflement des gaines par suite de la formation de bulles d'hélium, et enfin de sa trop faible résistance à la corrosion à chaud, notamment dans le gaz car bonique à 6000 C.
A titre de comparaison, un réacteur qui utiliserait de l'oxyde d'uranium (uranium naturel) comme com bustible, le gaz carbonique à 600 C sous 60 kg/cm= comme fluide de refroidissement, et des éléments combustibles cylindriques de 15 mm de diamètre, ne pourrait pas fonctionner avec une gaine de 0,2 mm d'épaisseur en acier inoxydable (cette épaisseur étant la valeur limite fixée par des raisons de sécurité) ; la perte de réactivité due au gainage est alors en effet de 0,087 p.c.m., c'est-à-dire plus du double de la marge disponible pour un fonctionnement effectif ;
on serait alors obligé d'employer de l'uranium en richi isotopiquement en 2351. au lieu d'uranium na turel : au contraire l'utilisation dans les mêmes con ditions d'un alliage AI-Fe sous une épaisseur conve nable permet d'éviter, à partir d'une certaine teneur en aluminium, l'utilisation d'uranium enrichi.
La te neur en aluminium doit être supérieure à 20o/0 pour qu'il en soit ainsi, pour un alliage binaire<B>Fe-AI</B> et un acier inoxydable 18/8, les sections efficaces -_ des tubes de gainage sont les suivantes :
EMI0003.0019
- <SEP> acier <SEP> inoxydable <SEP> l8/8 <SEP> = <SEP> 0,245 <SEP> cm-1
<tb> - <SEP> alliage <SEP> binaire <SEP> <B>Fe-AI</B> <SEP> à
<tb> 20% <SEP> en <SEP> poids <SEP> d'AI <SEP> = <SEP> 0,142 <SEP> cm-1
<tb> - <SEP> alliage <SEP> binaire <SEP> Fe-AI <SEP> à
<tb> 30% <SEP> en <SEP> poids <SEP> d'Al <SEP> s <SEP> = <SEP> 0,115 <SEP> cm- <SEP> 1 Dans le cas d'un alliage ternaire où le troisième constituant possède une faible section efficace d'ab sorption des neutrons,
la teneur en aluminium de l'alliage peut être abaissée tout en diminuant la sec- tion efficace globale de l'alliage ; en poids, 1% de béryllium équivaut en effet du point de vue section efficace d'absorption des neutrons à 20/0 d'alumi nium.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de plusieurs exemples de mise en ceuvre du procédé suivant l'invention de prépara tion d'un alliage Fer-Aluminium. La figure unique accompagnant la description montre la corrosion d'un alliage suivant l'invention en atmosphère de gaz carbonique.
<I>Exemple I</I> L'alliage à réaliser présente la composition sui vante
EMI0003.0031
- <SEP> fer <SEP> électrolytique <SEP> : <SEP> 3 <SEP> kg
<tb> - <SEP> aluminium <SEP> à <SEP> 99,990/0: <SEP> 1 <SEP> kg
<tb> - <SEP> zirconium <SEP> : <SEP> 4 <SEP> g <I>a) fusion et coulée :</I> les 3 kg de fer électrolytique sont fondus et portés à la température de 1600 C sous un vide de l'ordre de 10-4/mm de<B>Hg;</B> on y ajoute l'aluminium 99,99%, puis le zirconium ;
la température est ramenée à 1450 C et le mélange en fusion est coulé sous vide (10--Imm Hg) dans une lingotière chauffée à 620,, C.
Enfin, la vitesse de refroidissement est limitée à 500 C par heure environ. Il faut noter au passage que le préchauffage n'est évidemment nécessaire que parce que la masse de coulée mise en #uvre dans cet exemple est faible.
<I>b)</I> Ebauchage <I>:</I> le lingot obtenu après refroidisse ment est muni d'une gaine métallique, par exemple en un acier courant #C 12 ou XC 35 notamment). Le revêtement du lingot peut se faire par l'un quel conque des procédés de gainage classique, par exem ple par soudage d'une tôle préalablement enroulée sur le lingot, par gainage hydrostatique à froid, etc. L'épaisseur de la gaine est évidemment prévue pour que les traitements mécaniques ultérieurs laissent subsister une épaisseur telle qu'il n'y ait pas de ris que de déchirure : cette épaisseur était de l'ordre de 2 mm dans l'exemple décrit.
La pièce composite constituée par le lingot revêtu de sa gaine est soumise à une série de passes de laminage à 105011C, chaque passe devant conduire à une diminution d'épaisseur suffisante pour travailler le métal à coeur.
La présence de la gaine permet de faciliter l'écou lement superficiel de l'alliage et autorise des défor- mations que le lingot ne supporterait pas s'il était traité nu.
Dans l'exemple mentionné, chaque passe condui sait à une réduction d'épaisseur de 2 mm, et entre deux passes consécutives était effectué un réchauf- fage de 2 mn ramenant la température à 10500 C. On peut ainsi porter sans difficulté l'épaisseur de la pièce composite à environ 2 mm. Evidemment le ré- chauffage n'est nécessaire que parce que la tempé rature de la pièce diminue sensiblement du fait de ses faibles dimensions.
La pièce composite peut alors être débarrassée de sa gaine en acier (dont l'épaisseur s'est évidem ment réduite sensiblement dans les mêmes propor tions que celles de la pièce) par différentes méthodes. La gaine, qui dans l'exemple décrit ne subsiste que sous forme d'une pellicule de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, peut être par exemple - séparée par découpe mécanique de la gaine le long d'un des flancs de la tôle<B>,
</B> - détruite par dissolution chimique de la gaine dans un mélange de 50% d'acide nitrique et 50% d'eau (l'alliage fer-aluminium résistant bien à l'at taque par l'acide nitrique dilué) ; - détruite par oxydation sélective de la gaine par chauffage à l'air ou en atmosphère oxydante.
<I>c) Travail</I> ù <I>froid:</I> l'alliage ainsi obtenu peut être soumis à des opérations mécaniques ultérieures conduisant à des déformations limitées, par exemple de déformation par laminage à la température am biante avec recuits entre les passes de laminage suc cessives. <I>Exemple<B>Il</B></I> <I>a)</I> Fusion <I>et coulée:</I> une masse de coulée est préparée dans des conditions semblables à celles de l'exemple I à partir de 2,9 kg de fer électrolytique, 1,l kg d'aluminium et 4 g de zirconium.
La tempéra ture est ensuite ramenée jusqu'à quelques dizaines de degrés au-dessus de la température de solidification (liquidus) de l'alliage et ce dernier est coulé sous vide dans une lingotière préchauffée. Le refroidissement est ensuite conduit comme pour l'exemple 1.
L'alliage ainsi coulé présente la composition suivante, en poids
EMI0004.0021
- <SEP> fer <SEP> 72,2%
<tb> - <SEP> aluminium <SEP> 27,7%
<tb> - <SEP> zirconium <SEP> <B>0,1%</B> De plus, l'analyse révèle des traces de carbone, d'azote, de phosphore et de soufre dans les propor tions suivantes
EMI0004.0022
- <SEP> carbone <SEP> 0,01 <SEP> 0/0
<tb> - <SEP> azote <SEP> 0,01 <SEP> %
<tb> - <SEP> phosphore <SEP> 0,002%
<tb> - <SEP> soufre <SEP> 0,002% <I>b)</I> Ebauchage <I>:</I> le lingot ainsi élaboré est suscep tible de supporter un travail d'usinage au tour, en utilisant des outils de grande dureté (outils au car- bure de tungstène). La qualité de l'usinage est amé liorée par maintien de l'alliage à 400,1 C au cours de l'usinage.
Cette opération d'usinage peut ne pas être néces saire pour certains états de surface et lorsque l'ébau- chage consiste en un laminage qui peut être conduit après gainage suivant un processus similaire à celui décrit dans l'exemple précédent. Mais elle est néces saire pour mettre le lingot en forme lorsque le traite ment comprend un filage du lingot gainé.
Lorsque le filage doit mener à un barreau plein, l'usinage au tour est conduit pour obtenir un cylindre dont la partie terminale avant est arrondie. La pièce ainsi usinée est revêtue par un procédé classique quelconque d'une gaine en acier présentant une forme adaptée et dont l'épaisseur est de quelques milli mètres. Il peut être utile de remplacer l'acier doux par d'autres métaux ou alliages : alliages fer-alumi- nium à quelques pour-cent d'aluminium, présentant l'avantage d'une meilleure résistance à l'oxydation et, dans certains cas, nickel ou cupronickel.
La pièce composite ainsi obtenue est ensuite filée à la presse à<B>9500</B> C. A cette température, on peut atteindre un rapport de filage de l'ordre de 30, c'est-à- dire préparer des ronds de 11 mm de diamètre, à partir de lingots usinés à 60 mm.
Un procédé similaire permet d'obtenir des tubes d'épaisseur inférieure au millimètre : dans ce cas, l'usinage au tour est conduit pour fournir un cylindre creux qui est ensuite gainé intérieurement et exté rieurement.
Après filage, la séparation de l'alliage et de sa gaine en acier peut être effectuée par l'un des procé dés déjà mentionnés dans l'exemple I, par exemple par dissolution chimique dans une solution à 50% d'eau et 50% d'acide nitrique qui dissout rapidement la gaine, par oxydation de la gaine, par chauffage à l'air ou en atmosphère oxydante.
Dans ce dernier cas, la gaine disparaît tandis que l'alliage n'est pas atta qué grâce à sa résistance élevée à l'oxydation.
<I>c) Travail à froid<B>:</B></I> le produit filé obtenu peut dans certains cas être utilisé tel quel, car il présente un bon état de surface. Mais, si nécessaire, il peut encore être travaillé à froid et par exemple fileté au tour : en effet, la taille des grains après filage est ra menée à 20 ou 30 microns et autorise l'usinage.
La pièce usinée ou venant de filage peut subir un traitement thermique pendant une heure à 800 C le produit venant de filage présente après ce traite ment thermique les caractéristiques suivantes
EMI0004.0047
Résistance <SEP> à <SEP> Limite <SEP> Allongement
<tb> Température <SEP> la <SEP> traction <SEP> élastique <SEP> à <SEP> rupture
<tb> 200 <SEP> C <SEP> 54 <SEP> kg/mm' <SEP> 40 <SEP> kg/mm2 <SEP> 31/o
<tb> (rupture
<tb> fragile)
<tb> 3400 <SEP> C <SEP> 91 <SEP> kg/mm2 <SEP> 37 <SEP> kg/mm2 <SEP> <B><I>15010</I></B>
<tb> 5000 <SEP> C <SEP> 36 <SEP> kg/mm2 <SEP> 25 <SEP> kg/mm2 <SEP> 50 <SEP> 0/0 <I>Exemple 111</I> Les mêmes opérations que dans l'exemple II (fu sion, coulée, usinage, gainage, filage et élimination de la gaine)
ont été également appliquées à un alliage à 25% d'aluminium en poids, dont la composition est la suivante
EMI0005.0008
- <SEP> fer <SEP> 74,9%
<tb> - <SEP> aluminium <SEP> 25 <SEP> %
<tb> - <SEP> zirconium <SEP> 0,1% présentant des traces d'impureté dans les proportions suivantes
EMI0005.0009
- <SEP> carbone <SEP> 0,01 <SEP> 0/0
<tb> - <SEP> azote <SEP> 0,01 <SEP> 0/0
<tb> - <SEP> phosphore <SEP> 0,002%
<tb> - <SEP> soufre <SEP> 0,
002010 Le produit obtenu présente après traitement ther mique à 8000 C les caractéristiques données dans le tableau ci-après
EMI0005.0010
Résistance <SEP> à <SEP> Limite <SEP> Allongement
<tb> Température <SEP> la <SEP> traction <SEP> élastique <SEP> à <SEP> rupture
<tb> 200 <SEP> C <SEP> 72 <SEP> kg/mm2 <SEP> 26 <SEP> kg/mm= <SEP> 8 <SEP> %
<tb> (rupture
<tb> fragile)
<tb> 3720 <SEP> C <SEP> 52 <SEP> kg/mm2 <SEP> 32 <SEP> kg/mm2 <SEP> 27%
<tb> 5240 <SEP> C <SEP> 32 <SEP> kg/mm2 <SEP> 28 <SEP> kg/mm2 <SEP> 500/0 Le produit provenant du filage peut faire l'objet de traitements supplémentaires autorisant pour finir un laminage à froid par faibles passes.
Ce traitement consistera par exemple (éventuellement après polis sage du produit provenant de filage) en un nouveau gainage, puis en un laminage entre 500 et 6001, C pour orienter les cristaux : le produit obtenu, tou jours gainé, peut être laminé à froid.
La figure unique représente l'oxydation (exprimée en accroissement de poids par unité de surface) dans le temps de deux matériaux en atmosphère de gaz carbonique à 700 C sous 60 kg/cm2 de pression. La courbe (1) correspond à l'alliage fer-aluminium sui vant l'exemple III. La courbe (11) correspond à un acier inoxydable 18/12 stabilisé au niobium connu pour sa bonne résistance à la corrosion par le gaz carbonique à haute température: on voit qu'au bout de 5500 h d'exposition, la corrosion de l'alliage fer- aluminium est inférieure à la moitié de celle de l'acier inoxydable.
<I>Exemple IV</I> a) Fusion et coulée: un alliage à 79,6 % de fer, 17,2% d'aluminium et 2,
8% de béryllium est pré- paré à partir des constituants suivants
EMI0005.0035
- <SEP> fer <SEP> 3 <SEP> kg
<tb> - <SEP> aluminium <SEP> 0,650 <SEP> kg
<tb> - <SEP> béryllium <SEP> 0,105 <SEP> kg
<tb> -- <SEP> zirconium <SEP> 15 <SEP> <B>9</B> La fusion et la coulée sont effectuées comme pré cédemment ; à l'état brut de fonderie cet alliage a les propriétés suivantes - dimension des grains environ 0,15 mm - dureté Brinell Q = 320.
<I>b)</I> Ebauchage <I>:</I> le lingot est laminé à 1050 C par passes conduisant chacune à une réduction d'épais seur de 1 mm jusqu'à une épaisseur finale de 2 mm ; dans cet état l'alliage possède une dureté Brinnel Q = 330. Ultérieurement, un traitement thermique à 11001) C permet d'abaisser le chiffre de dureté Brin- nel à 260.
<I>Exemple V</I> <I>a) Fusion et coulée :</I> les mêmes opérations de fu sion et coulée sont appliquées à un alliage à 250/0 d'aluminium présentant la composition pondérale suivante
EMI0005.0044
- <SEP> fer <SEP> 74,9%
<tb> - <SEP> aluminium <SEP> 25 <SEP> %
<tb> - <SEP> zirconium <SEP> 0,1% et des impuretés à l'état de traces
EMI0005.0045
- <SEP> carbone <SEP> 0,01 <SEP> 0/0
<tb> - <SEP> azote <SEP> 0,01 <SEP> 0/0
<tb> - <SEP> phosphore <SEP> 0,002%
<tb> - <SEP> soufre <SEP> 0,0020/0 <I>b)</I> Ebauchage <I>- déformation à chaud:</I> on effec tue des passes de laminage à 1050 Cet un réchauf- fage de deux minutes est effectué entre chaque passe de laminage.
On peut obtenir un taux de réduction inférieur à 90% et atteindre des épaisseurs finales de l'ordre du millimètre. <I>c)</I> Déformation <I>à froid:</I> après laminage à chaud, le laminage peut être repris à température ambiante.
On peut ainsi par laminage à froid obtenir des taux de réduction de 500/0.
Après laminage, la dureté de Vickers du produit est de 500 HV ; des traitements thermiques de recuit à 950,) permettent d'abaisser cette dureté à 280 HV. <I>Exemple VI</I> Les mêmes opérations que dans l'exemple II (fusion, coulée...) ont été apliquées à un alliage pré sentant la composition suivante
EMI0005.0064
- <SEP> fer <SEP> 68,9%
<tb> - <SEP> aluminium <SEP> 31 <SEP> 0/0
<tb> - <SEP> zirconium <SEP> 0,1% et des impuretés du même ordre que dans les exem ples II et 111.
Le produit obtenu présente les caractéristiques suivantes
EMI0006.0001
Résistance <SEP> à <SEP> Limite <SEP> Allongement
<tb> Température <SEP> la <SEP> traction <SEP> élastique <SEP> à <SEP> rupture
<tb> 200 <SEP> C <SEP> 54 <SEP> kg/mm2 <SEP> 44 <SEP> kg/me <SEP> 1,5%
<tb> (rupture
<tb> fragile)
<tb> 2000 <SEP> C <SEP> 57,5 <SEP> kg/me <SEP> 40 <SEP> kg/me <SEP> 3,5%
<tb> 400o <SEP> C <SEP> (rupture
<tb> fragile)
<tb> 71 <SEP> kg/mmz <SEP> 38,5 <SEP> kg/mm <SEP> 13 <SEP> %
<tb> 5240 <SEP> C <SEP> 22 <SEP> kg/me <SEP> 16,5 <SEP> kg/rue <SEP> 46 <SEP> 0/0 Les exemples donnés ci-dessus, bien que n'étant évidemment pas limitatifs,
montrent que le procédé suivant l'invention permet d'obtenir des alliages fer- aluminium dans lesquels la proportion d'aluminium dépasse largement les 16 à 18% en poids qui étaient jusqu'à présent admis comme la limite à partir de laquelle les alliages ne présentaient plus de proprié tés mécaniques autorisant leur travail ultérieur.
L'al liage fer-aluminium qu'autorise le procédé suivant l'invention permet d'approcher de la limite de la so- lubilité de l'aluminium dans le fer (34% environ) en conservant de bonnes propriétés mécaniques. Si ces propriétés ne sont pas essentielles, on peut admettre un léger précipité de composé intermétallique Fe Ah, au prix d'une diminution très sensible des ca ractéristiques mécaniques et atteindre une proportion d'environ 40%.