FR1465792A - Procédé de fabrication de produits métalliques composites - Google Patents
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Description
Procédé de fabrication de produits métalliques composites.
La présente invention concerne des améliorations apportées à des plaques, tôles ou bandes d'acier revêtues de titane, ainsi qu'un procédé de fabrication desdites plaques, tôles ou bandes.
On emploie couramment des éléments composites métalliques revêtus comportant l'acier comme matériau support afin de combiner les propriétés de métal noble, telles que la résistance à la corrosion ou à l'oxydation que confèrent des métaux comme l'acier inoxydable ou l' Inconel , et le caractère économique et la bonne résistance mécanique de l'acier. Du fait de son excellente résistance à la corrosion, le titane serait un métal particulièrement approprié pour constituer un revêtement sur l'acier, mais il coûte cher. Un tel produit revêtu sous forme de plaques pourrait être très intéressant pour la construction de récipients pour la chimie, de bateaux et d'autres objets.Cette combinaison revêtue, sous forme de tôles ou de bandes, pourrait être employée pour de nombreuses utilisations industrielles et particulières comprenant des chaudières, des dessus de comptoirs, des poêlons et d'autres objets.
On a essayé divers procédés pour tenter de réaliser des plaques, tôles ou bandes d'acier revêtues de titane. Tous ces procédés présentent certains défauts. Par exemple, pendant le placage réalisé par laminage à chaud il se produit une diffusion importante qui a pour résultat de rendre fragile l'interface de liaison, et le revêtement résultant présente une résistance mécanique de liaison et une ductibilité insuffisantes. On peut employer divers procédés pour améliorer les produit plaqués obtenus par laminage à chaud.
Un procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg] 3 125 805 du 24 mars 1964 consiste à appliquer une couche barrière, telle que du vanadium ou de l'argent, entre le titane et l'acier pour empêcher la formation de phases fragiles.
Ce procédé est très coûteux du fait du prix du matériau constituant la barrière et du travail nécessaire pour le mettre en place sur le support. Il est également difficile d'obtenir une régularité suffisante de la couche barrière sur toute la surface d'une pièce de grande dimension.
Le deuxième procédé consiste à n'employer que certains types d'acier pour constituer le support, ce qui néanmoins restreint la variété possible de produits revêtus et ces aciers coûtent plus cher que de nombreux aciers supports désirés et ne réduisent pas totalement les effets nocifs de la diffusion.
Le brasage constitue un autre procédé pour revêtir de l'acier avec du titane, mais ce procédé ne peut pas être employé pour des pièces de dimension notable parce que les besoins de puissance de l'équipement sont considérables.
On peut employer un dispositif à explosif pour obtenir des produits de bonne qualité en acier revêtu de titane, comme il est exposé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg] 3 137 937 du 23 juin 1964. Néanmoins il existe plusieurs limitations pratiques pour les produits revêtus qu'on peut produire à présent par ce moyen. Les tôles de titane ne se trouvent pas dans le commerce en largeur supérieure à environ 1,20 mètre. On ne peut donc pas fabriquer des plaques plus larges qui seraient avantageuses pour la fabrication de récipients. L'exécution du revêtement sur de grandes surfaces nécessite des quantités d'explosifs importantes qui augmentent le coût de l'opération ainsi que les difficultés de sa réalisation.Des supports en acier très minces ont tendance à se déformer et il est difficile de réaliser par le procédé à l'explosif des tôles ou bandes d'acier revêtues de titane.
Le procédé de la présente invention résoud les problèmes rencontrés dans le passé pour la fabrication de produits d'acier revêtus de titane. On peut employer une large variété d'acier de support, y compris des qualités d'acier de construction qui sont bon marché, et on peut produire des plaques, tôles ou bandes de grandes dimensions.
Le procédé de la présente invention consiste à laminer un produit composite métallique à couches multiples à une température d'environ 475 à 900 [deg]C, et de préférence de 650 à 870 [deg]C, le produit composé comprenant une couche de titane jointe à une couche d'acier par liaison réalisée à l'explosif le long d'une surface onduleuse parsemée à intervalles de poches d'alliage, ces poches constituant moins d'environ 30 % et de préférence moins de 15 % de la surface totale de liaison et ayant une composition intermédiaire entre celle des couches de titane et des couches d'acier,le laminage s'effectuant à l'intérieur de l'intervalle de températures mentionné ci-dessus jusqu'à ce que le rapport de la longueur d'onde X à l'amplidude A de l'interface de liaison ait été augmentée depuis l'intervalle d'environ 5 pour 1 à 15 pour 1 jusqu'à l'intervalle d'environ 20 pour 1 à 1000 pour 1.
Les produits nouveaux obtenus conformément à la présente invention sont des produits composites laminés comprenant au moins deux couches, une de titane et une d'acier, les couches étant jointes le long d'une interface onduleuse parsemée de poches d'alliage qui constituent moins d'environ 30 %, et de préférence moins d'environ 15 %, de la surface totale de liaison et ont une composition intermédiaire entre celle du titane et celle de l'acier, l'interface ayant un rapport de longueur d'onde X à l'amplitude A d'environ 20 pour 1 à 1000 pour 1.
Le dessin annexé illustre la nature générale de l'interface et des poches d'alliage dans les matériaux de départ et dans les produits de la présente invention Les zones de liaison dans les produits composites de départ, comprenant les poches d'alliage sont pratiquement dépourvus de diffusion, c'est-à-dire que l'étendue de l'interdiffusion métallique à la zone de liaison, au voisinage de l'interface, est inférieure à la limite mesurable que l'on peut réaliser avec un palpeur électronique et sectionneur susceptible de mesurer des différences inférieures à 0,2 micron. Bien qu'une certaine diffusion se produise pendant le laminage, les produits de la présente invention présentent beaucoup moins de diffusion que les produits classiques à liaison par diffusion.Bien entendu, quoique la composition soit sensiblement uniforme dans toutes les poches, c'est-à-dire soit homogène, des phases dures se trouvent distribuées uniformément à l'intérieur des poches. En général les poches contiennent une phase d'alliage dur ayant une dureté mesurée à la pyramide de diamant d'au moins 400 environ. Les couches de titane et d'acier doivent avoir des durées mesurées à la pyramide de diamant de 450 ou moins.
Le terme ((interface )), tel qu'il est employé dans le présent texte se réfère à la surface le long de laquelle les couches de titane et d'acier sont face à face et unies par liaison. Le terme amplitude tel qu'il est employé dans le présent texte se réfère à la hauteur moyenne des crètes mesurées à partir de la ligne de centre des ondes d'interface, c'est-àdire la hauteur moyenne des ondes mesurées telle qu'elle est indiquée sur la figure unique du dessin annexé. Le terme longueur d'onde- , tel qu'il est employé ici se réfère à la longueur moyenne des motifs récurrents de la configuration d'interface, c'est-à-dire la distance par exemple entre des crètes adjacentes ou des creux adjacents, c'est-à-dire la distance de crète à crète ou de creux à creux mesurée comme il est indiqué sur la figure.Le terme zone de liaison )) tel qu'il est employé ici se réfère à l'interface et à la surface immédiatement adjacente à celle-ci, comprenant les poches d'alliage homogène.
Le terme pour cent de la surface de liaison totale tel qu'il est employé dans ce texte pour définir la quantité de poches d'alliage se réfère au pourcentage de liaison totale entre les couches de titane et d'acier dans lesquelles on trouve des poches d'alliage homogènes et se mesure d'une manière appropriée en prenant des coupes représentatives du produit composite tel qu'il est représenté sur la figure et en déterminant le rapport moyen de la longueur totale projetée des poches dans chaque onde et de la longueur d'onde, c'est-à-dire l+l'/X 100, comme il est représenté sur la figure.
Le procédé de la présente invention est illustré par le tableau synoptique suivant :
(Voir tableau, page suivante) Dans le schéma précédent, les lignes en pointillé indiquent des stades de variante du procédé que l'on décrit dans le texte suivant. Comme on l'a représenté ci-dessus, la plaque ou brame métallique composite est chauffée à une température d'environ 475-900 [deg]C et on lui fait subir des passes de laminage jusqu'à ce qu'on obtienne la réduction d'épaisseur désirée. Si l'on effectue des réductions sévères, il peut être désirable de réchauffer une ou plusieurs fois le produit composite jusqu'à l'amener dans l'intervalle de températures ci-dessus mentionné, afin de réduire l'effort de pression exercé sur les cylindres. Aucun stade de recuit séparé n'est nécessaire, mais le recuit s'effectue pendant le réchauffage du produit composé.L'élimination des battitures, si on le désire peut s'effectuer par des procédés mécaniques comme par sablage ou autre procédé approprié. Si l'on effectue un recuit il faut qu'il soit fait en dessous de 900 [deg]C environ.
Le matériau composite non laminé, lié à l'explo-
sif, employé comme matériau de départ doit avoir un rapport de la longueur d'onde à l'interface de liaison à l'amplitude inférieur à environ 15 pour 1 et supérieur à 5 pour 1. Des rapports se situant en dehors de cet intervalle conduisent à une fragilité excessive de la liaison, étant donné que les ondes sont ou trop petites ou trop grandes pour empêcher une propagation de fracture à travers la zone de liaison. Le chauffage à une température supérieure à 900 [deg]C environ produit un changement dans la structure cristalline du titane qui d'une structure hexagonale à densité serrée passe à une structure cubique à éléments centrés.Il en résulte que la diffusion se trouve grandement accélérée et qu'il se produit des régions dures et moins ductiles dans la zone de liaison et à son voisinage. Ces phases réduisent la qualité du matériau laminé. Le laminage effectué à une température inférieure à 475 [deg]C environ nécessite une puissance trop grande au laminoir. En outre, on peut réaliser des réductions moins importantes à des températures inférieures qu'à environ 475 [deg]C, du fait qu'il est plus facile de voir la liaison se séparer par suite de l'écrouissage produit par le laminage à ces basses températures.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, les produits composites revêtus employés dans le procédé de l'invention sont préparés par liaison par explosif.
On effectue cette liaison de préférence par le procédé de revêtement à faible vitesse décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg] 3 137 937 précité.
Ce procédé consiste à supporter au moins une feuille de métal de revêtement parallèlement à la surface d'une feuille de métal de support, le surface intérieure de la feuille de revêtement étant écartée d'une petite distance de la surface du métal à revêtir, à placer une couche d'explosif détonant sur la surface extérieure de la ou des couches de revêtement, l'explosif détonant ayant une vitesse de détonation inférieure à 120 % et de préférence inférieure à 100 % de la vitesse du son dans le métal de l'ensemble dont la vitesse du son est la plus élevée, puis à provoquer l'explosion de façon que la détonation se propage parallèlement aux couches métalliques.La charge explosive détonante qui a habituellement une vitesse de détonation de l'ordre de 1200 à 5 500 m/s, varie selon les métaux particuliers que l'on revêt et selon leur distance, mais varie pour l'ensemble titane plaqué sur acier entre 1 et 5 g/cm d'explosif du commerce à faible vitesse tel que de l'amatol en grains, 80/20, AN/TNT.
L'écartement entre les feuilles varie selon l'explosif et généralement augmente avec l'épaisseur des couches. En général pour la plupart des applications on utilise un écartement d'environ 1,27 à 19 mm.
Le processus de revêtement à l'esplosif exécuté comme il a été décrit ci-dessus, ainsi que dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité, permet d'obtenir des produits composites qu'on peut directement traiter comme on l'a décrit conformément à la présente invention. Les produits composites n'ont pas besoin d'être soumis à un planage ou dressage soigné ou à d'autres opérations de mise en forme avant le laminage, bien qu'on puisse y recourir si on le désire.Dans le procédé de la présente invention il est nécessaire d'employer des produits revêtus préparés comme il a été décrit plus haut, dans lesquels la zone de liaison onduleuse présente des régions ou poches individuelles, relativement périodiques d'alliage titane/acier, séparées par des régions de liaison directe sensiblement continue titane/acier sur plus d'environ 70 % de la surface totale de contact. Les produits composites présentant de telles zones de liaison sont les plus appropriées pour des réductions très sévères, conformément au procédé de la présente invention. Des produits composites comportant de telles zones de liaison sont décrit avec plus de détail dans le brevet français n[deg] 1372 041 du 3 août 1964 déposé par Georges R. Cowan, John J. Douglas et Arnold H. Holtzman.En général ces zones de liaison préférées sont réalisées de préférence par l'emploi d'explosifs à faible vitesse de détonation et par un écartement important mais non excessif dans le processus de réalisation de revêtements à faible vitesse qui a été décrit ci-dessus. La figure annexée représente une telle zone de liaison.
Les produits composites revêtus employés dans le procédé de la présente invention peuvent également s'obtenir en employant certaines conditions préférées du procédé de liaison à l'explosif décrit dans le brevet français n[deg] 1369 426 du 6 juillet 1964 au nom de Bruno Chudzik. Ce procédé consiste à former une jonction entre deux couches métalliques, à placer une couche d'explosif détonant sur la face extérieure d'une des couches métalliques et à provoquer l'explosion de façon qu'au moins un des rapports des vitesses de collision aux vitesses respectives du son dans les couches métalliques soit inférieur à environ 1,2.Quand chacun des rapports précités est supérieur à 1,0, l'angle entre les couches de métal dans la région de la collision doit être supérieur à une valeur maximum de la somme des déflexions produites dans les couches de métal par des ondes de chocs obliques. Les conditions préférées qui conduisent à la formation de zones de liaison ondulées comprennent celles où l'angle est d'environ 1 à 5[deg], et où l'explosif a une vitesse de détonation d'environ 2 000 à 4 0000 m/s.
Bien que dans un but de simplicité on ait décrit le procédé de la présente invention en ce qui concerne les produits composites comprenant deux couches de métal revêtues par le procédé à l'explosif, le procédé de l'invention est également applicable à des produits composites ayant par exemple trois couches ainsi revêtues ou davantage et s'applique tout aussi bien à des produits revêtus dans lesquels la couche d'acier a été liée à un autre métal, par exemple, par des techniques d'explosif ou des techniques classiques.
Normalement les couches de titane dans les produits revêtus de départ varient de 0,25 à 19 mm tandis que les couches de support varient de 12,7 à 254 mm, bien que des couches plus épaisses ou plus minces conviennent également.
Le titane présentant un intérêt dans le procédé de la présente invention et auquel on se réfère, à moins qu'il n'en soit indiqué autrement, peut être du titane non allié ou peut être des alliages de titane, comme ceux qu'on indique ci-après et dans lesquels les chiffres indiqués se rapportent aux pourcentages en poids des éléments d'alliages indiqués, par exemple Ti-0, 15 Pd, Ti-5 Al- 4 FeCr, Ti-6Al-6V-2 Sn. On trouvera des descriptions de ces alliages dans le Métal Handbook , volume n[deg] 1, 8a édition, pages 1147 et suivantes, 1961. Quand on emploie l'expression titane non allié )) on entend se référer aux qualités 1, 2, 3 et 4 telles qu'elles sont -définies par les normes ASTM portant les références B 265-58 T.
Les aciers présentant un intérêt pour la présente invention et auxquels on se réfère, à moins qu'il n'en soit indiqué autrement, comprennent par exemple les aciers à faible teneur en carbone (moins de 0,2 % de C); les aciers à teneur moyenne en carbone (0,2 à 0,5 % de C) ; et les aciers à haute teneur en carbone (plus de 0,5 % C) ; les aciers faiblement alliés tels que ceux contenant du fer et les éléments suivants (les nombres se réfèrent aux pourcentages en poids). 0,17 C et 0,75 Mn, 0,20 C et 1,25 Mn, 0,22 C et 0,65 Mn, 0,30 C et 1,50 Mn, 1,0 Cr et 1,0 Mo et 0,25 V, 1,0 Cr et 1,0 Mo, 0,2 C et 2,25 Ni, 0,30 C et 1,50 Mn et 0,35 Mo, et des aciers inoxydables tels que les types 304, 304 L, 303, 316, 347, 321, 319, 316 L, 410, 430, 446, 201.Les qualités d'acier préférées sont celles qui sont généralement employées pour la construction telles que ASTM A 212, A 285, A 204. Ces aciers contiennent de 0,15 à 0,35 % de carbonne.
La réduction que l'on peut obtenir par le procédé de la présente invention peut être de 10 pour 1 et même supérieure. On peut évidemment obtenir n'importe quelle réduction inférieure à ces chiffres, mais en général il n'y a que peu d'avantage à effectuer des réductions inférieures à 1,5 pour 1.
Le laminage s'effectue avec un équipement classique comme un laminoir à tôle à deux, trois ou quatre cylindres d'appui. On peut employer d'autres laminoirs tel que le laminoir tandem ou les laminoirs à planétaires chauds. On peut également faire du laminage en sandwich lorsqu'on peut laminer simultanément deux plaques, consistant chacune, par exemple, en métaux revêtus composites.
Les exemples suivants illustreront plus complètement la présente invention. Les parties et pourcentages indiqués sont donnés en poids.
La dureté à la pyramide de diamant est un essai de dureté par indentation employant comme dent une pyramide de diamant de 1360 et des charges variables pour donner une échelle de dureté couvrant toutes les variétés de dureté depuis le plomb le plus mou jusqu'au carbure de tungstène. On peut déterminer la dureté à la pyramide de diamant des phases situées dans les zones de liaison dans les produits composites de la présente invention d'une manière classique en sectionnant un échantillon de produit composé perpendiculairement à ses couches, en attaquant à l'acide ou en polissant la surface sectionnée et en faisant un nombre représentatif d'indentations dans les phases observées à cet endroit grâce à un microscope.
Exemple 1. - L'explosif employé dans cet exemple est une feuille uniforme mince, d'une composition explosive flexible comprenant 20 % de tétranitrate de pentaérythritol très fin (PETN), 70 % de minium, et comme liant 10 % d'un mélange 50/50 de caoutchouc butyle et d'une résine de terpène thermoplastique [mélange de polymères de bétapinène de formule (CioHe)n] que l'on peut trouver dans le commerce sous la marque déposée Piccolyte S-10 (fabriqué par la Société dite Pennsylvania Industrial Chemical Corporation). On trouvera des détails complets sur cette composition et sur un produit approprié pour la fabriquer dans le brevet des États-Unis d'Amérique n[deg] 3.093.521 du 11 juin 1963. La composition se lamine facilement en feuilles et détone à une vitesse d'environ 4 100 m/ seconde.
On revêt une plaque de 12,7 mm d'épaisseur en acier ASTM-A 212 B avec une couche de 1,59 mm de titane de qualité ASTM-2 en opérant de la manière suivante. On recouvre sur une face la feuille de titane qui mesure 7,5 X 15 cm avec une couche de la composition explosive ci-dessus mentionnée avec une distribution de poids de 1,5 g/cm . On place le titane sur la plaque d'acier avec un écartement entre les deux feuilles de 2,54 mm. On ferme en outre avec du ruban adhésif les bords de l'ensemble complet et on fixe un détonateur électrique à un angle de la couche explosive. Il en résulte une liaison excellente du titane sur la plaque d'acier, l'interface onduleuse ayant un rapport X/A de 6/1. Au moins une phase de la zone de liaison présente une dureté à la pyramide de diamant supérieure à 700.Les poches d'alliage constituent moins de 30 % de la surface totale de la zone de liaison.
Le composite titane-acier est chauffé à 843 [deg]C en trente minutes et est alors laminé en trois passes rapides juqu'à ce que la température ait diminué jusqu'à disparition du rouge sombre (environ 538 [deg]C).
Le composé final subit une réduction d'épaisseur de 59,1 % à partir du composé initial et a une épaisseur finale de 5,82 mm. A l'examen aux ultra-sons il apparaît que le composite laminé présente une bonne liaison. On peut le plier à 180[deg] autour d'une broche de pliage à 2/1 D/E à la température ambiante sans fissuration. Le produit final a un rapport X/A de 36/1 et une zone de liaison contenant moins de 15 % de poches d'alliage.
Exemple 2. - L'explosif employé dans cet exemple est une couche d'amatol en grains 80/20 AN/ TNT d'une épaisseur de 19 mm. Le titane est une feuille de 10 X 17,5 cm. L'écartement entre les plaques est de 5 mm. On fait provoquer l'explosion par un détonateur électrique placé à un coin et l'explosif détonne à une vitesse de 3 600 m/seconde.
Le produit revêtu présente une bonne liaison et les ondulations dans la zone de liaison ont un rapport X/A de 7 pour 1 et il y a moins de 30 % de la surface totale de la zone de liaison qui présente des poches d'alliage.
On chauffe alors le produit revêtu à 843 [deg]C pendant trente minutes et on le lamine pour réduire son épaisseur à la moitié de sa valeur initiale sans réchauffage. Après laminage on plie le produit revêtu en compression à 180[deg] autour d'une broche de pliage ayant deux fois son épaisseur sans qu'il y ait séparation de la liaison.
On a fabriqué et laminé d'une manière analogue les produits revêtus suivants :
La présente invention concerne des améliorations apportées à des plaques, tôles ou bandes d'acier revêtues de titane, ainsi qu'un procédé de fabrication desdites plaques, tôles ou bandes.
On emploie couramment des éléments composites métalliques revêtus comportant l'acier comme matériau support afin de combiner les propriétés de métal noble, telles que la résistance à la corrosion ou à l'oxydation que confèrent des métaux comme l'acier inoxydable ou l' Inconel , et le caractère économique et la bonne résistance mécanique de l'acier. Du fait de son excellente résistance à la corrosion, le titane serait un métal particulièrement approprié pour constituer un revêtement sur l'acier, mais il coûte cher. Un tel produit revêtu sous forme de plaques pourrait être très intéressant pour la construction de récipients pour la chimie, de bateaux et d'autres objets.Cette combinaison revêtue, sous forme de tôles ou de bandes, pourrait être employée pour de nombreuses utilisations industrielles et particulières comprenant des chaudières, des dessus de comptoirs, des poêlons et d'autres objets.
On a essayé divers procédés pour tenter de réaliser des plaques, tôles ou bandes d'acier revêtues de titane. Tous ces procédés présentent certains défauts. Par exemple, pendant le placage réalisé par laminage à chaud il se produit une diffusion importante qui a pour résultat de rendre fragile l'interface de liaison, et le revêtement résultant présente une résistance mécanique de liaison et une ductibilité insuffisantes. On peut employer divers procédés pour améliorer les produit plaqués obtenus par laminage à chaud.
Un procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg] 3 125 805 du 24 mars 1964 consiste à appliquer une couche barrière, telle que du vanadium ou de l'argent, entre le titane et l'acier pour empêcher la formation de phases fragiles.
Ce procédé est très coûteux du fait du prix du matériau constituant la barrière et du travail nécessaire pour le mettre en place sur le support. Il est également difficile d'obtenir une régularité suffisante de la couche barrière sur toute la surface d'une pièce de grande dimension.
Le deuxième procédé consiste à n'employer que certains types d'acier pour constituer le support, ce qui néanmoins restreint la variété possible de produits revêtus et ces aciers coûtent plus cher que de nombreux aciers supports désirés et ne réduisent pas totalement les effets nocifs de la diffusion.
Le brasage constitue un autre procédé pour revêtir de l'acier avec du titane, mais ce procédé ne peut pas être employé pour des pièces de dimension notable parce que les besoins de puissance de l'équipement sont considérables.
On peut employer un dispositif à explosif pour obtenir des produits de bonne qualité en acier revêtu de titane, comme il est exposé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg] 3 137 937 du 23 juin 1964. Néanmoins il existe plusieurs limitations pratiques pour les produits revêtus qu'on peut produire à présent par ce moyen. Les tôles de titane ne se trouvent pas dans le commerce en largeur supérieure à environ 1,20 mètre. On ne peut donc pas fabriquer des plaques plus larges qui seraient avantageuses pour la fabrication de récipients. L'exécution du revêtement sur de grandes surfaces nécessite des quantités d'explosifs importantes qui augmentent le coût de l'opération ainsi que les difficultés de sa réalisation.Des supports en acier très minces ont tendance à se déformer et il est difficile de réaliser par le procédé à l'explosif des tôles ou bandes d'acier revêtues de titane.
Le procédé de la présente invention résoud les problèmes rencontrés dans le passé pour la fabrication de produits d'acier revêtus de titane. On peut employer une large variété d'acier de support, y compris des qualités d'acier de construction qui sont bon marché, et on peut produire des plaques, tôles ou bandes de grandes dimensions.
Le procédé de la présente invention consiste à laminer un produit composite métallique à couches multiples à une température d'environ 475 à 900 [deg]C, et de préférence de 650 à 870 [deg]C, le produit composé comprenant une couche de titane jointe à une couche d'acier par liaison réalisée à l'explosif le long d'une surface onduleuse parsemée à intervalles de poches d'alliage, ces poches constituant moins d'environ 30 % et de préférence moins de 15 % de la surface totale de liaison et ayant une composition intermédiaire entre celle des couches de titane et des couches d'acier,le laminage s'effectuant à l'intérieur de l'intervalle de températures mentionné ci-dessus jusqu'à ce que le rapport de la longueur d'onde X à l'amplidude A de l'interface de liaison ait été augmentée depuis l'intervalle d'environ 5 pour 1 à 15 pour 1 jusqu'à l'intervalle d'environ 20 pour 1 à 1000 pour 1.
Les produits nouveaux obtenus conformément à la présente invention sont des produits composites laminés comprenant au moins deux couches, une de titane et une d'acier, les couches étant jointes le long d'une interface onduleuse parsemée de poches d'alliage qui constituent moins d'environ 30 %, et de préférence moins d'environ 15 %, de la surface totale de liaison et ont une composition intermédiaire entre celle du titane et celle de l'acier, l'interface ayant un rapport de longueur d'onde X à l'amplitude A d'environ 20 pour 1 à 1000 pour 1.
Le dessin annexé illustre la nature générale de l'interface et des poches d'alliage dans les matériaux de départ et dans les produits de la présente invention Les zones de liaison dans les produits composites de départ, comprenant les poches d'alliage sont pratiquement dépourvus de diffusion, c'est-à-dire que l'étendue de l'interdiffusion métallique à la zone de liaison, au voisinage de l'interface, est inférieure à la limite mesurable que l'on peut réaliser avec un palpeur électronique et sectionneur susceptible de mesurer des différences inférieures à 0,2 micron. Bien qu'une certaine diffusion se produise pendant le laminage, les produits de la présente invention présentent beaucoup moins de diffusion que les produits classiques à liaison par diffusion.Bien entendu, quoique la composition soit sensiblement uniforme dans toutes les poches, c'est-à-dire soit homogène, des phases dures se trouvent distribuées uniformément à l'intérieur des poches. En général les poches contiennent une phase d'alliage dur ayant une dureté mesurée à la pyramide de diamant d'au moins 400 environ. Les couches de titane et d'acier doivent avoir des durées mesurées à la pyramide de diamant de 450 ou moins.
Le terme ((interface )), tel qu'il est employé dans le présent texte se réfère à la surface le long de laquelle les couches de titane et d'acier sont face à face et unies par liaison. Le terme amplitude tel qu'il est employé dans le présent texte se réfère à la hauteur moyenne des crètes mesurées à partir de la ligne de centre des ondes d'interface, c'est-àdire la hauteur moyenne des ondes mesurées telle qu'elle est indiquée sur la figure unique du dessin annexé. Le terme longueur d'onde- , tel qu'il est employé ici se réfère à la longueur moyenne des motifs récurrents de la configuration d'interface, c'est-à-dire la distance par exemple entre des crètes adjacentes ou des creux adjacents, c'est-à-dire la distance de crète à crète ou de creux à creux mesurée comme il est indiqué sur la figure.Le terme zone de liaison )) tel qu'il est employé ici se réfère à l'interface et à la surface immédiatement adjacente à celle-ci, comprenant les poches d'alliage homogène.
Le terme pour cent de la surface de liaison totale tel qu'il est employé dans ce texte pour définir la quantité de poches d'alliage se réfère au pourcentage de liaison totale entre les couches de titane et d'acier dans lesquelles on trouve des poches d'alliage homogènes et se mesure d'une manière appropriée en prenant des coupes représentatives du produit composite tel qu'il est représenté sur la figure et en déterminant le rapport moyen de la longueur totale projetée des poches dans chaque onde et de la longueur d'onde, c'est-à-dire l+l'/X 100, comme il est représenté sur la figure.
Le procédé de la présente invention est illustré par le tableau synoptique suivant :
(Voir tableau, page suivante) Dans le schéma précédent, les lignes en pointillé indiquent des stades de variante du procédé que l'on décrit dans le texte suivant. Comme on l'a représenté ci-dessus, la plaque ou brame métallique composite est chauffée à une température d'environ 475-900 [deg]C et on lui fait subir des passes de laminage jusqu'à ce qu'on obtienne la réduction d'épaisseur désirée. Si l'on effectue des réductions sévères, il peut être désirable de réchauffer une ou plusieurs fois le produit composite jusqu'à l'amener dans l'intervalle de températures ci-dessus mentionné, afin de réduire l'effort de pression exercé sur les cylindres. Aucun stade de recuit séparé n'est nécessaire, mais le recuit s'effectue pendant le réchauffage du produit composé.L'élimination des battitures, si on le désire peut s'effectuer par des procédés mécaniques comme par sablage ou autre procédé approprié. Si l'on effectue un recuit il faut qu'il soit fait en dessous de 900 [deg]C environ.
Le matériau composite non laminé, lié à l'explo-
sif, employé comme matériau de départ doit avoir un rapport de la longueur d'onde à l'interface de liaison à l'amplitude inférieur à environ 15 pour 1 et supérieur à 5 pour 1. Des rapports se situant en dehors de cet intervalle conduisent à une fragilité excessive de la liaison, étant donné que les ondes sont ou trop petites ou trop grandes pour empêcher une propagation de fracture à travers la zone de liaison. Le chauffage à une température supérieure à 900 [deg]C environ produit un changement dans la structure cristalline du titane qui d'une structure hexagonale à densité serrée passe à une structure cubique à éléments centrés.Il en résulte que la diffusion se trouve grandement accélérée et qu'il se produit des régions dures et moins ductiles dans la zone de liaison et à son voisinage. Ces phases réduisent la qualité du matériau laminé. Le laminage effectué à une température inférieure à 475 [deg]C environ nécessite une puissance trop grande au laminoir. En outre, on peut réaliser des réductions moins importantes à des températures inférieures qu'à environ 475 [deg]C, du fait qu'il est plus facile de voir la liaison se séparer par suite de l'écrouissage produit par le laminage à ces basses températures.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, les produits composites revêtus employés dans le procédé de l'invention sont préparés par liaison par explosif.
On effectue cette liaison de préférence par le procédé de revêtement à faible vitesse décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg] 3 137 937 précité.
Ce procédé consiste à supporter au moins une feuille de métal de revêtement parallèlement à la surface d'une feuille de métal de support, le surface intérieure de la feuille de revêtement étant écartée d'une petite distance de la surface du métal à revêtir, à placer une couche d'explosif détonant sur la surface extérieure de la ou des couches de revêtement, l'explosif détonant ayant une vitesse de détonation inférieure à 120 % et de préférence inférieure à 100 % de la vitesse du son dans le métal de l'ensemble dont la vitesse du son est la plus élevée, puis à provoquer l'explosion de façon que la détonation se propage parallèlement aux couches métalliques.La charge explosive détonante qui a habituellement une vitesse de détonation de l'ordre de 1200 à 5 500 m/s, varie selon les métaux particuliers que l'on revêt et selon leur distance, mais varie pour l'ensemble titane plaqué sur acier entre 1 et 5 g/cm d'explosif du commerce à faible vitesse tel que de l'amatol en grains, 80/20, AN/TNT.
L'écartement entre les feuilles varie selon l'explosif et généralement augmente avec l'épaisseur des couches. En général pour la plupart des applications on utilise un écartement d'environ 1,27 à 19 mm.
Le processus de revêtement à l'esplosif exécuté comme il a été décrit ci-dessus, ainsi que dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité, permet d'obtenir des produits composites qu'on peut directement traiter comme on l'a décrit conformément à la présente invention. Les produits composites n'ont pas besoin d'être soumis à un planage ou dressage soigné ou à d'autres opérations de mise en forme avant le laminage, bien qu'on puisse y recourir si on le désire.Dans le procédé de la présente invention il est nécessaire d'employer des produits revêtus préparés comme il a été décrit plus haut, dans lesquels la zone de liaison onduleuse présente des régions ou poches individuelles, relativement périodiques d'alliage titane/acier, séparées par des régions de liaison directe sensiblement continue titane/acier sur plus d'environ 70 % de la surface totale de contact. Les produits composites présentant de telles zones de liaison sont les plus appropriées pour des réductions très sévères, conformément au procédé de la présente invention. Des produits composites comportant de telles zones de liaison sont décrit avec plus de détail dans le brevet français n[deg] 1372 041 du 3 août 1964 déposé par Georges R. Cowan, John J. Douglas et Arnold H. Holtzman.En général ces zones de liaison préférées sont réalisées de préférence par l'emploi d'explosifs à faible vitesse de détonation et par un écartement important mais non excessif dans le processus de réalisation de revêtements à faible vitesse qui a été décrit ci-dessus. La figure annexée représente une telle zone de liaison.
Les produits composites revêtus employés dans le procédé de la présente invention peuvent également s'obtenir en employant certaines conditions préférées du procédé de liaison à l'explosif décrit dans le brevet français n[deg] 1369 426 du 6 juillet 1964 au nom de Bruno Chudzik. Ce procédé consiste à former une jonction entre deux couches métalliques, à placer une couche d'explosif détonant sur la face extérieure d'une des couches métalliques et à provoquer l'explosion de façon qu'au moins un des rapports des vitesses de collision aux vitesses respectives du son dans les couches métalliques soit inférieur à environ 1,2.Quand chacun des rapports précités est supérieur à 1,0, l'angle entre les couches de métal dans la région de la collision doit être supérieur à une valeur maximum de la somme des déflexions produites dans les couches de métal par des ondes de chocs obliques. Les conditions préférées qui conduisent à la formation de zones de liaison ondulées comprennent celles où l'angle est d'environ 1 à 5[deg], et où l'explosif a une vitesse de détonation d'environ 2 000 à 4 0000 m/s.
Bien que dans un but de simplicité on ait décrit le procédé de la présente invention en ce qui concerne les produits composites comprenant deux couches de métal revêtues par le procédé à l'explosif, le procédé de l'invention est également applicable à des produits composites ayant par exemple trois couches ainsi revêtues ou davantage et s'applique tout aussi bien à des produits revêtus dans lesquels la couche d'acier a été liée à un autre métal, par exemple, par des techniques d'explosif ou des techniques classiques.
Normalement les couches de titane dans les produits revêtus de départ varient de 0,25 à 19 mm tandis que les couches de support varient de 12,7 à 254 mm, bien que des couches plus épaisses ou plus minces conviennent également.
Le titane présentant un intérêt dans le procédé de la présente invention et auquel on se réfère, à moins qu'il n'en soit indiqué autrement, peut être du titane non allié ou peut être des alliages de titane, comme ceux qu'on indique ci-après et dans lesquels les chiffres indiqués se rapportent aux pourcentages en poids des éléments d'alliages indiqués, par exemple Ti-0, 15 Pd, Ti-5 Al- 4 FeCr, Ti-6Al-6V-2 Sn. On trouvera des descriptions de ces alliages dans le Métal Handbook , volume n[deg] 1, 8a édition, pages 1147 et suivantes, 1961. Quand on emploie l'expression titane non allié )) on entend se référer aux qualités 1, 2, 3 et 4 telles qu'elles sont -définies par les normes ASTM portant les références B 265-58 T.
Les aciers présentant un intérêt pour la présente invention et auxquels on se réfère, à moins qu'il n'en soit indiqué autrement, comprennent par exemple les aciers à faible teneur en carbone (moins de 0,2 % de C); les aciers à teneur moyenne en carbone (0,2 à 0,5 % de C) ; et les aciers à haute teneur en carbone (plus de 0,5 % C) ; les aciers faiblement alliés tels que ceux contenant du fer et les éléments suivants (les nombres se réfèrent aux pourcentages en poids). 0,17 C et 0,75 Mn, 0,20 C et 1,25 Mn, 0,22 C et 0,65 Mn, 0,30 C et 1,50 Mn, 1,0 Cr et 1,0 Mo et 0,25 V, 1,0 Cr et 1,0 Mo, 0,2 C et 2,25 Ni, 0,30 C et 1,50 Mn et 0,35 Mo, et des aciers inoxydables tels que les types 304, 304 L, 303, 316, 347, 321, 319, 316 L, 410, 430, 446, 201.Les qualités d'acier préférées sont celles qui sont généralement employées pour la construction telles que ASTM A 212, A 285, A 204. Ces aciers contiennent de 0,15 à 0,35 % de carbonne.
La réduction que l'on peut obtenir par le procédé de la présente invention peut être de 10 pour 1 et même supérieure. On peut évidemment obtenir n'importe quelle réduction inférieure à ces chiffres, mais en général il n'y a que peu d'avantage à effectuer des réductions inférieures à 1,5 pour 1.
Le laminage s'effectue avec un équipement classique comme un laminoir à tôle à deux, trois ou quatre cylindres d'appui. On peut employer d'autres laminoirs tel que le laminoir tandem ou les laminoirs à planétaires chauds. On peut également faire du laminage en sandwich lorsqu'on peut laminer simultanément deux plaques, consistant chacune, par exemple, en métaux revêtus composites.
Les exemples suivants illustreront plus complètement la présente invention. Les parties et pourcentages indiqués sont donnés en poids.
La dureté à la pyramide de diamant est un essai de dureté par indentation employant comme dent une pyramide de diamant de 1360 et des charges variables pour donner une échelle de dureté couvrant toutes les variétés de dureté depuis le plomb le plus mou jusqu'au carbure de tungstène. On peut déterminer la dureté à la pyramide de diamant des phases situées dans les zones de liaison dans les produits composites de la présente invention d'une manière classique en sectionnant un échantillon de produit composé perpendiculairement à ses couches, en attaquant à l'acide ou en polissant la surface sectionnée et en faisant un nombre représentatif d'indentations dans les phases observées à cet endroit grâce à un microscope.
Exemple 1. - L'explosif employé dans cet exemple est une feuille uniforme mince, d'une composition explosive flexible comprenant 20 % de tétranitrate de pentaérythritol très fin (PETN), 70 % de minium, et comme liant 10 % d'un mélange 50/50 de caoutchouc butyle et d'une résine de terpène thermoplastique [mélange de polymères de bétapinène de formule (CioHe)n] que l'on peut trouver dans le commerce sous la marque déposée Piccolyte S-10 (fabriqué par la Société dite Pennsylvania Industrial Chemical Corporation). On trouvera des détails complets sur cette composition et sur un produit approprié pour la fabriquer dans le brevet des États-Unis d'Amérique n[deg] 3.093.521 du 11 juin 1963. La composition se lamine facilement en feuilles et détone à une vitesse d'environ 4 100 m/ seconde.
On revêt une plaque de 12,7 mm d'épaisseur en acier ASTM-A 212 B avec une couche de 1,59 mm de titane de qualité ASTM-2 en opérant de la manière suivante. On recouvre sur une face la feuille de titane qui mesure 7,5 X 15 cm avec une couche de la composition explosive ci-dessus mentionnée avec une distribution de poids de 1,5 g/cm . On place le titane sur la plaque d'acier avec un écartement entre les deux feuilles de 2,54 mm. On ferme en outre avec du ruban adhésif les bords de l'ensemble complet et on fixe un détonateur électrique à un angle de la couche explosive. Il en résulte une liaison excellente du titane sur la plaque d'acier, l'interface onduleuse ayant un rapport X/A de 6/1. Au moins une phase de la zone de liaison présente une dureté à la pyramide de diamant supérieure à 700.Les poches d'alliage constituent moins de 30 % de la surface totale de la zone de liaison.
Le composite titane-acier est chauffé à 843 [deg]C en trente minutes et est alors laminé en trois passes rapides juqu'à ce que la température ait diminué jusqu'à disparition du rouge sombre (environ 538 [deg]C).
Le composé final subit une réduction d'épaisseur de 59,1 % à partir du composé initial et a une épaisseur finale de 5,82 mm. A l'examen aux ultra-sons il apparaît que le composite laminé présente une bonne liaison. On peut le plier à 180[deg] autour d'une broche de pliage à 2/1 D/E à la température ambiante sans fissuration. Le produit final a un rapport X/A de 36/1 et une zone de liaison contenant moins de 15 % de poches d'alliage.
Exemple 2. - L'explosif employé dans cet exemple est une couche d'amatol en grains 80/20 AN/ TNT d'une épaisseur de 19 mm. Le titane est une feuille de 10 X 17,5 cm. L'écartement entre les plaques est de 5 mm. On fait provoquer l'explosion par un détonateur électrique placé à un coin et l'explosif détonne à une vitesse de 3 600 m/seconde.
Le produit revêtu présente une bonne liaison et les ondulations dans la zone de liaison ont un rapport X/A de 7 pour 1 et il y a moins de 30 % de la surface totale de la zone de liaison qui présente des poches d'alliage.
On chauffe alors le produit revêtu à 843 [deg]C pendant trente minutes et on le lamine pour réduire son épaisseur à la moitié de sa valeur initiale sans réchauffage. Après laminage on plie le produit revêtu en compression à 180[deg] autour d'une broche de pliage ayant deux fois son épaisseur sans qu'il y ait séparation de la liaison.
On a fabriqué et laminé d'une manière analogue les produits revêtus suivants :
On a pu plier en compression les produits revêtus à 1800 sans séparation de liaison. Le produit revêtu G était un produit revêtu de grande dimension dont les propriétés mécaniques après laminage ont été reconnues être les suivantes : résistance au cisaillement 2 180 kg/cm , limite élastique 3 586 kg/cm , limite de rupture 5 484 kg/cm , et allongement 23 %. Ces propriétés mécaniques démontrent la haute qualité du produit fabriqué selon la présente invention.
Dans chaque produit les poches d'alliage dans la zone de liaison constituaient moins d'environ 15 % de la surface totale de liaison et étaient sensiblement homogènes.
Légende du dessin
Repère A. Région de liaison directe titane-acier.
Repère B. Titane.
Repère C. Poche d'alliage homogène contenant une phase dure.
Repère D. Acier.
Repère A. Région de liaison directe titane-acier.
Repère B. Titane.
Repère C. Poche d'alliage homogène contenant une phase dure.
Repère D. Acier.
Claims (3)
1. H consiste à laminer un composite métallique à couches multiples à une température comprise entre 475 et 900 [deg]C environ. Ce composite comprenant une couche de titane jointe aune couche d'acier par liaison à l'explosif suivant une interface onduleuse parsemée de poches d'alliage qui constituent moins d'environ 30 % de la surface totale de liaison et sont d'une composition intermédiaire entre les couches de titane et d'acier, le laminage s'effectuant dans l'intervalle de température mentionné jusqu'à ce que le rapport de la longueur d'onde X à l'amplitude A de l'interface de liaison ait été augmenté depuis une valeur comprise entre environ 5 pour 1 à environ 15 pour 1 jusqu'à une valeur comprise entre environ 20 pour 1 et 1000 pour 1.
2. La température de laminage est comprise entre
650 et 870 [deg]C environ et le rapport X/A est d'environ 20/1 à 1000/1 ce qui correspond à une réduction d'épaisseur supérieure à 1,5 pour 1.
3. La couche de titane est du titane non allié et l'acier servant de support contient d'environ 0,15 à 0,35 % de C. B. A titre de produit industriel nouveau, un produit composite à couches multiples laminées produit selon le procédé suivant (A), se composant d'au moins deux couches, une de titane et une d'acier, les couches étant réunies le long d'une interface sinueuse parsemée de poches d'alliage qui constituent moins d'environ 30 % de la surface totale de liaison et sont d'une composition intermédiaire entre les couches de titane et d'acier, l'interface ayant un rapport de la longue d'onde X à l'amplitude A de 20 pour 1 à 1000 pour 1 environ.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190084076A1 (en) * | 2016-03-18 | 2019-03-21 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for producing a hot-rolled plated composite material, flat product stack, hot-rolled plated composite material and use thereof |
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Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
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| US4612259A (en) * | 1981-03-05 | 1986-09-16 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Titanium clad steel plate |
| US4600332A (en) * | 1985-01-11 | 1986-07-15 | Explosive Fabricators, Inc. | Aluminum/titanium transition joint between aluminum and steel bodies |
| US4811766A (en) * | 1987-10-08 | 1989-03-14 | Mcdonnell Douglas Corporation | Explosively bonded expanded structure |
| CN103551825B (zh) * | 2013-11-06 | 2016-04-13 | 银邦金属复合材料股份有限公司 | 一种散热器用复合材料的制备方法 |
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Family Cites Families (2)
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-
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190084076A1 (en) * | 2016-03-18 | 2019-03-21 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for producing a hot-rolled plated composite material, flat product stack, hot-rolled plated composite material and use thereof |
| US10780520B2 (en) * | 2016-03-18 | 2020-09-22 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for producing a hot-rolled plated composite material, flat product stack, hot-rolled plated composite material and use thereof |
| RU2807245C1 (ru) * | 2023-03-02 | 2023-11-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения жаростойкого покрытия на поверхностях титановой пластины |
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