Alliages de la classe des maillechorts
Lorsqu'on ajoute du nickel à des laitons (alliages de cuivre-zinc), on obtient des maillechorts. Le nickel rend le laiton plus blanc et le rend plus dur et plus résistant à la corrosion, mais les alliages sont plus difficiles à couler à cause du retrait et de l'absorption de gaz. On ajoute parfois du plomb au maillechort pour améliorer son usinabilité, et un alliage bien connu utilisé pour des charnières de lunettes est composé de 15 oxo de nickel, 21,5 /o de zinc, et 1,5e/o de plomb, le solde étant du cuivre. Cet alliage est un nickel alpha-cuivre, et bien qu'il ait un bon aspect et qu'on puisse l'usiner à froid, il n'est pas possible de l'usiner aisément à chaud.
Par conséquent, la majeure partie de l'usinage est conduite à froid, avec de nombreux stades de recuit, qui dans la pratique peuvent produire la criqûre de recristallisation et rend très difficile la fabrication de petites pièces de précision à partir de cet alliage.
L'objet de l'invention est de modifier les maillechorts contenant environ 40 o/o de zinc de manière à améliorer l'usinabilité à chaud. On le fait par l'inclusion de manganèse. Un alliage selon l'invention contient de 3 à 10 o/o de manganèse, de 8 à 18 O/o, et de préférence de 13 à 15 oxo de nickel, de 0,5 à 2,5 o/o de plomb et une quantité de zinc telle que le facteur ZMN
[0/o Zn + /o Mn X (1,35-0,07(l /o Mn)) - 0,3( /o Ni)] soit de 38,6 à 40,6 /o, le solide, à part les impuretés, étant du cuivre.
A la température ordinaire, la structure d'un alliage selon l'invention contient généralement de 25 o/o à 75 /o de phase béta, le solde étant la phase alpha.
Les alliages selon l'invention sont particulièrement utiles pour les charnières de lunettes, et on verra que leur teneur en zinc est bien plus élevée que celle de l'alliage couramment utilisé dans ce but. Il est bien connu que lorsqu'on augmente la teneur en zinc on augmente la quantité de phase béta et améliore ainsi l'usinabilité à chaud. La perte correspondante en usinabilité à froid est compensée dans une certaine mesure par le manganèse, qui, pour toute proportion donnée de phase béta rend l'usinabilité à froid meilleure qu'elle ne le serait autrement. Le plomb joue son rôle habituel d'amélioration de l'usinabilité.
De préférence la teneur en manganèse est de 4 à 9 O/o et la teneur en plomb est de 1 à 20/o. De préférence l'alliage a la composition nominale suivante: 40 /o de zinc, 4 ouzo de manganèse, 14 o/o de nickel et 1,5 o/o de plomb, le solde, à part les impuretés, étant du cuivre.
Du moment que le coût est souvent un facteur important, on peut désirer un alliage ayant une teneur plus faible en nickel, et un alliage qui convient très bien, ayant une teneur en nickel plus faible, a la composition nominale suivante: 8 o/o de manganèse, 10 o/o de nickel, 1,5 o/o de plomb et 36,5 < 3/o de zinc, le solde, à part les impuretés, étant du cuivre.
On peut estimer qualitativement l'usinabilité à chaud par extrusion à chaud des alliages dans des conditions identiques, et l'observation des résultats, qu'on peut classer comme excellent ou mauvais. On peut aussi déterminer l'usinabilité à chaud en termes numériques par la torsion d'un échantillon jusqu'à la rupture dans un plastomètre à 7500 C, en comptant le nombre de torsions jusqu'à la rupture. On peut estimer l'usinabilité à froid par le pourcentage de striction à la rupture par le laminage à froid avant qu'il ne se produise de crique transversale, et aussi qualitativement par l'observation des résultats des essais d'étiration à froid. Le tableau ci-dessous donne les résultats obtenus et observés lors d'essais de ce genre avec quatre alliages (Nos 1 à 4) selon l'invention, ainsi que ceux obtenus avec cinq alliages comparatifs (A, B, C, D et E).
Dans certains cas les propriétés n'ont pas été déterminées, ce qui est indiqué par ND .
Tableau
Composition (O/o en poids) Usinabilité à chaud Usinabilité à froid
Facteur
Alliage Zn Mn Ni Pb Cu ZMN Qualitatif Torsions < 3/o de striction Observation
1 40,3 4,1 14,0 1,53 solde 40,5 - 25 27
2 40,4 3,8 14,2 1,45 solde 40,2 excellent N.D. N.D. excellent
3 38,6 4,0 14,0 1,60 solde 38,7 - 8,5 45
4 37,1 5,4 10,8 1,8 solde 39,1 excellent 15 64 excellent
A 43,4 3,0 13,7 1,47 solde 42,7 - 24 5
B 36,3 7,2 14,1 1,53 solde 38,2 - 5 55
C 42,9 < 0,1 13,3 1,44 solde 38,9 - 6 30
D 36,2 7,1 14,3 1,9 solde 38,0 mauvais N.D. N.D.
E 36,2 5,4 10,8 1,55 solde 38,2 mauvais 6 74 excellent
On voit que les alliages N"s 1 et 2 sont tous les deux la composition nominale préférée et possèdent une très bonne association de l'usinabilité à chaud et de l'usinabilité à froid. Dans l'alliage No 3 le facteur ZMN est le minimum permis dans un alliage selon l'invention, et l'usinabilité à chaud était moins bonne. La comparaison de cet alliage à l'alliage C, qui a un facteur ZMN analogue mais ne contient pas de manganèse, montre l'effet du manganèse sur l'usinabilité à froid.
L'importance du facteur ZMN est montrée par la comparaison des alliages 4 et E. Le premier, qui a un facteur ZMN de 39,1, possède une usinabilité à chaud bien meilleure que le second, qui a un facteur ZMN de 38,2.
L'exemple suivant illustre les observations qualitatives. On a coulé un autre alliage ayant la composition nominale préférée en un lingot pesant 4,5 kg; I'analyse a montré qu'il contenait 40,4 /o de zinc, 3,8 o/o de manganèse, 14,2 o/o de nickel et 1,45 o/o de plomb, le solde, à part les impuretés, étant du cuivre (facteur ZMN = 40,2).
On a usiné le lingot en une barre de 101,6 mm de longueur et 54 mm de diamètre puis on l'a extrudé en une barre d'approximativement 4,76 mm de diamètre à 7700 C, un rapport d'extrusion de 128:1. C'est un exemple pratique d'excellente usinabilité à chaud. On a alors étiré à froid le produit extrudé en un fil, avec une striction de 55 O/o entre les recuits. C'est une excellente usinabilité à froid.
A titre comparatif, on a coulé un alliage contenant 36,2 /o de zinc, 7,1 o/o de manganèse, 14,3 o/o de nickel et 1,9 /o de plomb, le solde, à part les impuretés, étant du cuivre, en un lingot, on l'a usiné en une barre comme décrit plus haut, puis extrudé jusqu'à un diamètre de 6,4 mm à 7700 C, c'est-à-dire, avec un rapport d'extrusion de 72:1 seulement. Malgré ce rapport d'extrusion plus bas, la barre extrudée de cet alliage, avec son facteur
ZMN de 38,0 seulement, était défectueuse.
REVENDICATION I
Alliage caractérisé en ce qu'il contient de 3 à 10 /o de manganèse, de 8 à 18 O/o de nickel, de 0,5 à 2,5 oxo de plomb et une quantité de zinc telle que
[O/o Zn + < 3/o Mn (1,35-0,07( /o Mn))-0,3 o/o Ni] soit de 38,6 à 40,6 /o, le solde, à part les impuretés, étant du cuivre.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Alliage selon la revendication I, caractérisé en ce que la teneur en nickel est de 13 à 15 /o.
2. Alliage selon la revendication I ou la sous-revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en manganèse est de 4 à 9 O/o et la teneur en plomb est de 1 à 2 /o.
3. Alliage selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'il a la composition nominale suivante: 4 o/o de manganèse, 14 o/o de nickel, 1,5 < 3/o de plomb et 40 oxo de zinc, le solde, à part les impuretés, étant du cuivre.
4. Alliage selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il a la composition nominale suivante: 8 < 3/o de man ganèse, 10 10' /o de nickel, 1,5 O/o de plomb et 36,5 o/o de zinc, le solde, à part les impuretés, étant du cuivre.
REVENDICATION II
Utilisation de l'alliage selon la revendication I pour la confection de charnières de lunettes.
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