<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX ALLIAGES METALLIQUES.
La présente invention a trait aux métaux et alliages et à leur perfectionnement en ce qui concerne la résistance à l'écoulement inter-cris- tallin et/ou à la fracture inter-cristalline.
Le terme "métal" est employé dans cette description pour désigner les métaux seuls, en tant que distincts des alliages, bien entendu, ils peu- vent tous deux contenir des impuretés adventices.,
Lorsque des métaux ou des alliages sont soumis à des efforts prolongés, en particulier à des températures élevées, le phénomène connu sous le nom de "fluage" se produit généralement, et il en résulte des déformations et dans certains cas, des ruptures. Ceci peut être dû à une ou plusieurs de différentes causes, dont l'une des plus importantes est l'écoulement inter- cristallin, qui peut finalement conduire à la fracture inter-cristalline. Une rupture qui débute sous forme de rupture intercristalline, ou qui en implique une, peut bien entendu impliquer aussi une fracture trans-cristalline.
L'écoulement inter-cristallin est généralement moins marqué aux taux élevés d'efforts et/ou aux basses températures, mais la rupture peut néanmoins résulter d'un écoulement inter-cristallin dans les métaux ou allia- ges à des taux relativement élevés d'efforts, et la fracture inter-cristal- line peut se produire aux taux très élevés d'efforts qui implique le travail à chaud.
Les effets de l'écoulement inter-cristallin, en particulier lors- que des métaux ou des alliages sont soumis à des efforts prolongés, peuvent être aggravés par un environnement corrosif, tel par exemple que l'air ou l'eau salée.
L'un des buts de la présente invention consiste en un procédé supprimant ou réduisant au minimum la tendance à l'écoulement inter-cristal- lin et/ou à la fracture inter-cristalline dans les métaux et alliages. Un autre but est de réduire la tendance des métaux et alliages à "fluer" lors- qu'ils sont soumis à des efforts prolongés spécialement à des températures
<Desc/Clms Page number 2>
élevées. Un autre but est d'offrir des alliages ayant une meilleure résis- tance à l'écoulement inter-cristallin et/ou à la fracture inter-cristalline.
Un autre but encore est d'offrir des pièces métalliques pour la construction de machines, qui soient satisfaisantes et qui sont destinées à être soumises à des conditions dans lesquelles l'écoulement inter-cirstallin et/ou la fracture inter-cristalline sont susceptibles de se produire. Un but plus particulier est d'offrir des alliages de cuivre, en particulier des bronzes d'étain et des bronzes d'aluminium ainsi que des laitons bêta, ayant une ré- sistance améliorée à l'écoulement inter-cristallin et/ou à la fracture inter- cristalline.
Les recherches de la demanderesse ont montré qu'une cause impor- tante, et dans bien des cas prédominante, de la tendance des alliages à l'é- coulement inter-cristallin et/ou à la fracture inter-cristalline, est la présence, dans l'alliage, d'un métal dissous à bas point de fusion et de dia- mètre atomique sensiblement différent de celui du solvant métallique. Par exemple, dans les bronzes d'étain dans lesquels cette tendance est marquée, l'étain, c'est-à-dire le métal dissous à un point de fusion de 232 C et un diamètre atomique de 3, 16 tandis que le solvant métallique de cet alliage, c'est-à-dire le cuivre à un point de fusion de 1083 C et un diamètre atomi- que de 2,55 .
La demanderesse a en outre constaté qu'en ajoutant à un tel allia- ge un élément métallique de point de fusion plus élevé que le solvant métal- lique et de diamètre atomique sensiblement différent de celui-ci, la résis- tance de l'alliage à l'écoulement inter-cristallin et/ou à la fraction inter- cristalline est très améliorée.
Finalement, les recherches de la demanderesse ont montré que l'addition d'un tel élément métallique provoque une amélioration semblable des métaux et des alliages en général. L'effet est naturellement le plus marqué dans le cas des alliages qui contiennent un métal dissous à bas point de fusion, mais dans tous les cas il est appréciable et utile.
En conséquence, selon la présente invention, on diminue la ten- dance des métaux et alliages à l'écoulement inter-cristallin et/ou à la frac- ture inter-cristalline, par l'addition d'une petite proportion d'un élément métallique de solubilité appropriée et qui, en comparaison avec le métal ou, dans le cas d'un alliage, en comparaison avec celui des constituants métal- liques qui joue le rôle de solvant, à un point de fusion plus élevé et un diamètre atomique plus grand ou plus petit, la différence entre les diamè- tres atomiques étant de l'ordre de 10% ou davantage.
Le minimum d'élément métallique à ajouter dépend de la différen- ce des points de fusion et/ou des diamètres atomiques de l'élément métalli- que et du solvant métallique. En général on en ajoute de 0, 01 % à 0, 5 %, mais on peut en ajouter davantage jusqu'à la quantité maximum qui peut être retenue en solution solide dans le solvant métallique dans les conditions de la pratique pour lesquelles on désire obtenir l'amélioration en question.
Ainsi, dans le cas de bronzes d'étain, on préfère ajouter 0,05% de titane, de zirconium ou de glucynium, mais si l'uranium est l'élément mé- tallique ajouté, on préfère en ajouter 0,4%.
Les éléments appropriés à ajouter au cuivre et aux alliages de cuivre en général, y compris les bronzes d'étain et les laitons bêta d'alu- minium sont, par exemple, le glucynium, le columbium, la titane, l'uranium et le zirconium. D'autres éléments métalliques qui satisfont aux conditions et ont un effet similaire mais sont moins facile à obtenir en quantité dans le commerce sont par exemple, l'hafnium, le platine, le scandium et l'yttrium.
Un des effets les plus importants des additions, faites conformé- ment à l'invention peut être démontré par l'examen des fractures obtenues par essais de traction au choc, à diverses températures, et par comparaison'des valeurs d'allongement obtenues dans ces essais.
<Desc/Clms Page number 3>
Ainsi un laiton bêta, contenant 3 % d'aluminium et 0, 04% de zir- conium a été comparé, dans une garnie de températures de 15 C à 600 C avec un laiton bêta analogue contenant 3 % d'aluminium mais pas de zirconium. Les points de fusion et les diamètres atomiques des trois métaux sont,:
EMI3.1
<tb> Point <SEP> de <SEP> Diamètre
<tb>
<tb>
<tb> fusion* <SEP> atomique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 1083 C <SEP> 2, <SEP> 55 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 660 C <SEP> 2, <SEP> 86 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Zirconium <SEP> 1860 C <SEP> 3, <SEP> 19 <SEP>
<tb>
On voit d'après cela que le laiton bêta d'aluminium, dù fait qu'il contient un élément (aluminium) de point de fusion inférieur à celui du sol- vant métallique (cuivre) et de diamètre atomique 12% plus grand, est un allia- ge qui, selon la présente invention, devrait être particulièrement suscepti- ble d'écoulement inter-cristallin et/ou de fracture inter-cristalline, et c'est en fait le cas.
L'addition de zirconium, qui a un point de fusion su- périeur à celui du cuivre et un diamètre atomique 25 % plus grand, doit se- lon la présenta invention améliorer l'alliage à cet égard. Dans une série d'essais, avec,observations par intervalles de 100 C, de 100 C à 600 C, le laiton bêta d'aluminium non traité a présenté des fractures inter-cristalli- nes dans toute la gamme et, dans les derniers 200 C de cette gamme, les frac- tures étaient entièrement inter-cristallines.
D'autre part, avec le laiton bêta d'aluminium contenant 0, 04 % de zirconium, 'les fractures entièrement inter-cristallines ne se sont pas produites du tout, et des fractures par- tiellement inter-cristallines n'ont été observées qu'à 300 C et à 400 Co En outre, la ductilité du laiton bêta d'aluminium était nettement meilleure aux températures élevées que celle du simple laiton bêta d'aluminium, et dans la gamme de température de 250 à 450 C l'allongement dans l'essai de traction au choc a varié de 25 à 8 % pour l'alliage contenant le zirconium, en comparaison avec 6 à 0 % pour l'alliage simple.
Dans les tableaux I, II, III et IV suivants, on a indiqué les résultats des essais à la traction faits sur certains bronzes d'étain (par bronzes d'étain, on entend les alliages cuiv-re-étain, cuivre-étain-phosphore et les bronzes à canons) avec et sans addition d'éléments métalliques.
TABLEAU'-I Bronze à 9 % d'étain (matière moulée)
EMI3.2
<tb> Tempo <SEP> pas <SEP> d'ad- <SEP> +0.02%Ti <SEP> +0.06%Ti <SEP> +0.03%Zr <SEP> +0.05%Cb.
<tb>
<tb>
<tb>
C. <SEP> dition
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ENERGIE <SEP> DE <SEP> FRACTURE <SEP> (kilogrammètres)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 4,0 <SEP> (a) <SEP> 5,1 <SEP> (b) <SEP> 6,8 <SEP> (c) <SEP> 5,25 <SEP> (c) <SEP> 7,9 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 2,21 <SEP> (b) <SEP> 7,2 <SEP> (c) <SEP> 4,9 <SEP> (c) <SEP> 7,2 <SEP> (c) <SEP> 7,2 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 1,1 <SEP> (b) <SEP> 5,9 <SEP> (c) <SEP> 5,0 <SEP> (c) <SEP> 3,4 <SEP> (c) <SEP> 3,24 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 800 <SEP> - <SEP> 1,24(b) <SEP> 1,45(b) <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 850 <SEP> 0,276(b) <SEP> - <SEP> 0,276 <SEP> (b) <SEP> 0,138(b)
<tb>
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
<tb> ALLONGEMENT <SEP> (% <SEP> sur <SEP> 12,7 <SEP> mm.)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 28 <SEP> 34 <SEP> 40 <SEP> 25 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 16 <SEP> 46 <SEP> 40 <SEP> 42 <SEP> 41
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7500 <SEP> 6 <SEP> 36 <SEP> 32 <SEP> 20 <SEP> 22,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8000 <SEP> - <SEP> 12 <SEP> 12 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 850 <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> REDUCTION <SEP> DE <SEP> SURFACE <SEP> (%)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 30 <SEP> 32 <SEP> 40.5 <SEP> 32 <SEP> 37.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 21 <SEP> 51 <SEP> 41 <SEP> 52 <SEP> 45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 12 <SEP> 44 <SEP> 40 <SEP> 29 <SEP> 28
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 800 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> 13
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8500 <SEP> 0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (a) <SEP> = <SEP> fracture <SEP> partiellement <SEP> intercristalline. <SEP> (b) <SEP> = <SEP> fracture <SEP> intercristal-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> line. <SEP> (c) <SEP> = <SEP> fracture <SEP> transcristalline.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
TABLEAU <SEP> II <SEP> Bronzes <SEP> à <SEP> 3% <SEP> d'étain, <SEP> matières <SEP> moulées <SEP> homogénéisées
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temp. <SEP> pas <SEP> d'ad- <SEP> +0.01%Ti <SEP> +0.08%Ti <SEP> +0.66%Ti
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C. <SEP> dition
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ENERGIE <SEP> DE <SEP> FRACTURE <SEP> (kilogrammètres)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 3,3 <SEP> (b) <SEP> 5,7 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 1,94 <SEP> (b) <SEP> 5,75 <SEP> (c) <SEP> 5,9 <SEP> (c) <SEP> 3,2 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 1,38 <SEP> (b) <SEP> 2,5 <SEP> (a) <SEP> 5,2 <SEP> (c) <SEP> 3,6 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 825 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,2 <SEP> (b)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8500 <SEP> 1,1 <SEP> (b)- <SEP> 4,7 <SEP> (c)
-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8750 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,1 <SEP> (b)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 900 <SEP> 1,1 <SEP> (b) <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 925 <SEP> - <SEP> 2,28 <SEP> (b)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ALLONGEMENT <SEP> (% <SEP> sur <SEP> 12,7 <SEP> mm.)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 29 <SEP> 44 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 28 <SEP> 44 <SEP> 45 <SEP> 24
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 14 <SEP> 24 <SEP> 42 <SEP> 28
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8250 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 18
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8500 <SEP> 14 <SEP> 44 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8750 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 12
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 900 <SEP> 14 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 925 <SEP> - <SEP> - <SEP> 31
<tb>
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb> REDUCTION <SEP> DE <SEP> SURFACE <SEP> (%)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 24 <SEP> 51.5 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 29 <SEP> 52.5 <SEP> 52a5 <SEP> 30
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 14 <SEP> 26 <SEP> 50 <SEP> 25.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 825 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 22.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8500 <SEP> 12 <SEP> - <SEP> 5005 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8750 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 10
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 900 <SEP> 18 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 925 <SEP> - <SEP> - <SEP> 38,5 <SEP> -
<tb>
(a) = fracture partiellement intercristallineo (b) = fracture intercristalline.
(c) = fracture transcristallineo
TABLEAU III Bronze à 3% d'étain - Matière moulée' homogénéisée
EMI5.2
<tb> Tempo <SEP> pas <SEP> d'ad- <SEP> +0.17% <SEP> Zr. <SEP> +0.06% <SEP> Cb <SEP> +0.41% <SEP> U
<tb>
<tb> C. <SEP> dition
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ENERGIE <SEP> DE <SEP> FRACTURE <SEP> (kilogrammètres)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 3,3 <SEP> (b) <SEP> 5,8 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6500 <SEP> 1,94(b) <SEP> 4,85(c) <SEP> 5,25(c) <SEP> 5,25(c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 1,38(b) <SEP> 5,4(c) <SEP> 5,25(c) <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8000 <SEP> - <SEP> 4,4(c) <SEP> - <SEP> 5,2 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8500 <SEP> 1,1 <SEP> (b) <SEP> 4,15(c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 875 <SEP> - <SEP> - <SEP> 4,3(c) <SEP> 3,7 <SEP> (a)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 900 <SEP> 1,1 <SEP> (b) <SEP> 0,98(b)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 925 <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,8(a) <SEP> 1,24 <SEP> (b)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ALLONGEMENT <SEP> (% <SEP> sur <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> mm)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 29 <SEP> 38 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 28 <SEP> 32 <SEP> 34 <SEP> 40
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 14 <SEP> 36 <SEP> 46 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8000 <SEP> - <SEP> 36 <SEP> - <SEP> 34
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 805 <SEP> 14 <SEP> 38 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8750 <SEP> - <SEP> .
<SEP> - <SEP> 46 <SEP> 38
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 900 <SEP> 14 <SEP> 12-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 925 <SEP> - <SEP> - <SEP> 24 <SEP> 18
<tb>
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
<tb> REDUCTION <SEP> DE <SEP> SURFACE <SEP> (%)
<tb>
<tb>
<tb> 5500 <SEP> 24 <SEP> 41 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 29 <SEP> 39 <SEP> 48 <SEP> 52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 14 <SEP> 42 <SEP> 53-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 800 <SEP> - <SEP> 42 <SEP> - <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8500 <SEP> 12 <SEP> 43 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 875 <SEP> - <SEP> - <SEP> 57.5 <SEP> 51.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 900 <SEP> 18 <SEP> 16- <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 925 <SEP> - <SEP> - <SEP> 32.5 <SEP> 23.5
<tb>
(a) = fracture partiellement intercristalline. (b) = fracture intercristal- line. (c) = fracture transcristalline.
TABLEAU IV bronze à 3% d'étain - Matière travaillée recuite
EMI6.2
<tb> Temp. <SEP> C <SEP> - <SEP> Pas <SEP> d'addition <SEP> +0.03% <SEP> Be
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ENERGIE <SEP> DE <SEP> FRACTURE <SEP> (kilogrammètres)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 0, <SEP> Il <SEP> 8 <SEP> (c) <SEP> 8,15 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 4,77 <SEP> (b) <SEP> 7,95 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 2,97 <SEP> (b) <SEP> 7,25 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 850 <SEP> 2,76 <SEP> (b) <SEP> 6,5 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9000 <SEP> - <SEP> 4,56 <SEP> (c)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 925 <SEP> 1,8 <SEP> (b)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ALLONGEMENT <SEP> (% <SEP> sur <SEP> 12,5 <SEP> mm)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 42 <SEP> 48
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 30 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 20 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8500 <SEP> 20 <SEP> 58
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 900 <SEP> - <SEP> 42
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9250 <SEP> - <SEP> 24
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> REDUCTION <SEP> DE <SEP> SURFACE <SEP> (%)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 550 <SEP> 46 <SEP> 57
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 650 <SEP> 32 <SEP> 61
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 750 <SEP> 19 <SEP> 67
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8500 <SEP> 23.5 <SEP> 69
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 900 <SEP> - <SEP> 42
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9250 <SEP> - <SEP> 24.5
<tb>
(b) = fracture intercristalline.
(c) = fracture transcristalline.
<Desc/Clms Page number 7>
Les résultats montrent clairement les améliorations apportées aux bronzes d'étain par l'addition d'éléments métalliques selon l'inven- tion. La tendance à la fracture inter-cristalline due, dans les alliages non traités, à la présence d'étain (point de fusion 232 C ; diamètre atomique 3,16 ) est combattue ou même éliminée par l'addition de petites pro- portions de titane, de zirconium;
de columbium ou d'uranium
Dans les tableaux V et VI, on a relevé les essais efforts-rup- tures à 250 C et 350 C sur des bronzes à 5 % d'étain travaillés et recuits, avec et sans l'addition de petites proportions de zirconium, et.qui montrent la longévité en heures sous effort, et l'allongement à la rupture,,
TABLEAU V - Bronze à 5% d'étain à 250 C
EMI7.1
<tb> Echantillon <SEP> % <SEP> Zr <SEP> Effort <SEP> Longévité <SEP> Allongement-
<tb>
<tb> N <SEP> Kgr/cm2 <SEP> heures <SEP> % <SEP> sur <SEP> 50 <SEP> mmo
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 0,04 <SEP> 2520 <SEP> 32 <SEP> 24
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> néant <SEP> 2200 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 14,5
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 0,05 <SEP> 2200 <SEP> 87 <SEP> 22
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> néant <SEP> 1890 <SEP> 62 <SEP> 14
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 0,
<SEP> 05 <SEP> 1890 <SEP> 142 <SEP> 19
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> néant <SEP> 1575 <SEP> 185 <SEP> 11
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 0,05 <SEP> 1575 <SEP> plus <SEP> de
<tb>
<tb> 936
<tb>
<tb> 8 <SEP> néant <SEP> 1420 <SEP> 379 <SEP> 9
<tb>
TABLEAU VI Bronze à 5% d'étain à 350 C
EMI7.2
<tb> Echantillon <SEP> % <SEP> Zr. <SEP> Effort <SEP> Longévité <SEP> Allongement
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> Kgrs/em2 <SEP> heures <SEP> % <SEP> sur <SEP> 50 <SEP> mm.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
1 <SEP> 0,05 <SEP> 1890 <SEP> 1,5 <SEP> 23,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 0,05 <SEP> 1575 <SEP> 3 <SEP> 22,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> néant <SEP> 1260 <SEP> 6 <SEP> 12,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 0,05 <SEP> 1260 <SEP> 33 <SEP> 26,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> néant <SEP> 945 <SEP> 26,5 <SEP> 9,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 945 <SEP> - <SEP> 108 <SEP> 20
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> néant <SEP> 630 <SEP> 256 <SEP> 7
<tb>
Le tableau VII montre l'effet de petites additions de zirconium sur la déformation de fluage plastique dans des bronzes d'étain à 5% à 250 C sous dès efforts de 1180 et 787 kgrs/cm2, les mesures étant prises au bout de 100, 200, 500 et 750 heures.
Sous ces efforts, le pourcentage de:'déforma- tion de fluage plastique est approximativement réduit de moitié; sous des efforts plus faibles, le zirconium peut n'avoir que peu ou pas d'effet.
<Desc/Clms Page number 8>
TABLEAU VII Bronze à 5% d'étain à 250 C
EMI8.1
<tb> Echantillon <SEP> % <SEP> Zr <SEP> Effort <SEP> % <SEP> de <SEP> déformation <SEP> de <SEP> fluage <SEP> plas-
<tb>
<tb> N <SEP> kgrs/cm2 <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯tique <SEP> après¯¯¯¯¯ <SEP>
<tb> kgrscmz <SEP> 100 <SEP> 200 <SEP> 500 <SEP> 750
<tb> heures <SEP> heures <SEP> heures <SEP> heures
<tb>
<tb> 1 <SEP> néant <SEP> 120 <SEP> 3,08 <SEP> 3,75 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb> 2 <SEP> 0,04 <SEP> 120 <SEP> 1,63 <SEP> 1,83 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> néant <SEP> 790 <SEP> 0,12 <SEP> 0,165 <SEP> 0,29 <SEP> 0,39
<tb>
<tb> 4 <SEP> 0,05 <SEP> 790 <SEP> 0,05 <SEP> 0,09 <SEP> 0,17 <SEP> 0,23
<tb>
L'amélioration des laitons bêta d'aluminium est représentée par les essais d'efforts continus à la traction sur des échantillons ayant les compositions suivantes :
EMI8.2
<tb> Echantillon <SEP> A <SEP> Echantillon <SEP> Z
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 63,45 <SEP> 63,72
<tb>
<tb> Zinc <SEP> 33,26 <SEP> 32,80
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 3,29 <SEP> 3,44
<tb>
<tb> Zirconium <SEP> néant <SEP> 0,04
<tb>
Les barres éprouvettes ont été chauffées à 800 C pendant une heure et trempées dans l'eau. Le tableau VIII donne les propriétés mécaniques observées.
TABLEAU VIII
EMI8.3
<tb> Echantillon <SEP> Résistance <SEP> 0,1% <SEP> d'effort <SEP> Allongement <SEP> % <SEP> de <SEP> ré-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> finale <SEP> à <SEP> d'essai <SEP> en <SEP> pour <SEP> duction
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> traction <SEP> kgrs/cm2 <SEP> cent <SEP> de <SEP> surface
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> kgrs/cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> 4740 <SEP> 3150 <SEP> 12 <SEP> environ <SEP> 9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Z <SEP> 5669 <SEP> 3340 <SEP> 10 <SEP> environ <SEP> 12
<tb>
Des échantillons des deux laitons ont été soumis à la traction dans l'air et dans une solutionà 3% de chlorure de sodium, et la longévité de l'échantillon, c'est-à-dire le nombre de jours s'écoulant avant que la fracture se produise, a été notée.
Ces résultats sont indiqués dans le ta- bleau 1X.
TABLEAU IX
EMI8.4
<tb> Laiton <SEP> Environnement <SEP> Effort <SEP> initial <SEP> appliqué <SEP> kgrs/cm2 <SEP> Longévité
<tb>
<tb> Air <SEP> 3150 <SEP> 7 <SEP> jours
<tb>
<tb> A <SEP> Air <SEP> 9940 <SEP> 1 <SEP> jour
<tb>
<tb> Solution <SEP> 3% <SEP> sel <SEP> 3150 <SEP> 2 <SEP> jours
<tb>
<tb>
<tb> Air <SEP> 3150 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 250 <SEP> jours
<tb>
<tb> B <SEP> Air <SEP> 3940 <SEP> 49 <SEP> jours
<tb>
<tb> Solution <SEP> 3% <SEP> sel <SEP> 3150 <SEP> plus <SEP> de <SEP> 240 <SEP> jours
<tb>
Les résultats d'essais montrant l'amélioration de la résistance au fluage par addition de 0,04 % de zirconium à un bronze à 7 % d'aluminium sont indiqués dans le tableau X.
Les deux échantillons avaient l'analyse sui- vante :
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
<tb> Alliage <SEP> Alliage <SEP> Z
<tb> Aluminium <SEP> 7,2 <SEP> % <SEP> 7,4 <SEP> %
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,31 <SEP> % <SEP> 0,19 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Zirconium <SEP> néant <SEP> 0,04 <SEP> %
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> le <SEP> reste <SEP> le <SEP> reste
<tb>
Les essais ont été effectués à 450 C sous des efforts de 210, 175 et 105 kgrs/cm2, les mesures étant prises au bout de 100, 500,1000 et 1500 heures.
TABLEAU X
EMI9.2
<tb> Alliage <SEP> Effort <SEP> % <SEP> de <SEP> déformation <SEP> de <SEP> fluage <SEP> plastique
<tb> en <SEP> kgrs/cm2 <SEP> au <SEP> bout <SEP> de
<tb> 100 <SEP> 500 <SEP> heures <SEP> 1000 <SEP> h. <SEP> 1500
<tb>
<tb> heures <SEP> heures
<tb>
<tb> A <SEP> 210 <SEP> 0,75 <SEP> 1,22 <SEP> 1,76-
<tb>
<tb> Z <SEP> 210 <SEP> 0,45 <SEP> 0,92 <SEP> 1,45-
<tb>
EMI9.3
.
RI'R,,"1I b.. ---
EMI9.4
<tb> A <SEP> 175 <SEP> 0,47 <SEP> 0,83 <SEP> 1,15 <SEP> 1,48
<tb>
<tb> Z <SEP> 175 <SEP> 0,28 <SEP> 0,54 <SEP> 0,76 <SEP> 0,99
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> 105 <SEP> 0,07 <SEP> 0,16 <SEP> 0,22 <SEP> 0,28
<tb>
<tb> Z <SEP> 105 <SEP> 0,03 <SEP> 0,055 <SEP> 0,08 <SEP> 0,115
<tb>
Les nombreux essais effectués par la demanderesse, y compris ceux qui sont relevés dans-les tableaux I à X, confirment tous l'opinion qu'elle s'est faite en ce qui concerne le résultat de sa découverte de l'une des cau- .
ses de l'écoulement inter-cristallin qui, à son tour, constitue un facteur important du fluage plastique, et elle est en mesure d'affirmer avec une complète assurance, que tout métal ou alliage, en particulier les alliages qui contiennent un métal dissous à bas point de fusion différant de façon appréciable du solvant métallique par le diamètre atomique, est amélioré en ce qui concerne la résistance à l'écoulement inter-cristallin et/ou à la fracture inter-cristalline par l'addition d'éléments métalliques selon la présente invention.
La présente invention offre un moyen de perfectionner les carac- téristiques de travail à chaud de métaux et d'alliages en général. Les métaux et alliages perfectionnés ont une susceptibilité très réduite aux fractures dites "cassantes " à une température donnée et à un taux de déformation de fluage donné, ainsi qu'une résistance améliorée au fluage plastique. En par- ticulier, la difficulté du travail à chaud des bronzes d'étain est éliminée dans une grande mesure en opérant selon la présente invention. Jusqu'ici, il a été nécessaire, lors de la réduction de lingots de bronze d'étain, d'éviter le laminage à chaud et d'adopter un cycle relativement long et coûteux de laminage à froid et d'opérations de recuit.
Les bronzes d'étain de la présen- te invention, d'autre part, peuvent facilement être laminés à chaud, et les ennuis de criques que l'on avait éprouvés jusqu'ici dans le filage sous pres- sion de bronzes à haute teneur en étain sont éliminés.
Les barres ouvrées, c'est-à-dire les barres filées sous pression ou laminées, sont généralement employées pour la fabrication de pièces par estampage à chaud, et une caractéristique importante de la présente invention est que l'amélioration des propriétés existe dans la barre ouvrée ainsi que dans la matière coulée.
Les bronzes à haute teneur 3n étain sont employés là où on a be- soin d'un alliage à base de cuivre résistant à la corrosion et un avantage
<Desc/Clms Page number 10>
important des bronzes d'étain de la présente invention est qu'ils résistent au coudage à chaud auquel les tubes peuvent avoir à être soumis pendant l'installation.