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"Alliages de cuivre et de zinc*.
La présente invention cet relative à des alliages de cuivre et de zinc et plus particulièrement à des laitons conve- nant pour l'utilisation dans le moulage mécanique.
Il y a lieu de tenir oompte d'un certain nombre de con- sidérations dans le choix d'un alliage qui convient pour le mou- lage mécanique, qu'il s'agisse d'un moulage mécanique sous près- sion ou d'un moulage mécanique par gravité. En particulier, l'al liage doit convenir au procédé de moulage mécanique particulier en ce qui concerne sa fluidité, la facilité de sa coulée et sa
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contraction au refroidissement, l'alliage solidifié doit avoir des propriétés mécaniques convenables, telles que la ductilité et la résistance, le point de congélation et la gamme des points de congélation (gamme liquidus-solidus) doivent être appropriés, et finalement l'alliage doit convenir de manière économique pour le moulage mécanique.
Dans la production de pièces de coulée en laiton,(à sa- voir en un alliage de cuivre et de zinc) par un moulage mécanique nous pression, des difficultés sont provoquées par les hautes tem- pératures d'injection nécessaires lorsqu'on utilise des laitons pour moulage disponibles sur le marché. Ces températures sont gé- néralement de l'ordre de 925 C ou plus. Naturellement, plus la température d'injection est élevée, plus l'effet néfaste de l'alliai ge fondu sur la vie des moules est important.
Les essais pour ré- soudre les problèmes des hautes températures d'injection par in- troduction de constituants qui abaissent la température du liqui- dus n'ont pas été satisfaisants car ces constituants, bien qu'ils &baissent la température du liquidus dans une certaine mesure, ne le font qu'au détriment de certaines autres caractéristiques avantageuses, par exemple la ductilité.
Un but de la présente invention est de procurer des com- positions nouvelles de laiton convenant pour un moulage mécanique.
Un laiton suivant la présente invention comprend en poids 2 à 3,75% de silicum, 4 à 11% de nickel ou de cobalt ou d'un mélange de ces métaux, la teneur de nickel ou de cobalt ou des deux étant de 1,75 à 3,5 fois la teneur de silicium, 32 à 45% de zinc, le restant, à part les éléments accidentels et les impuretés, étant constitué par du cuivre, la quantité de celui-81 étant d'au moine 45%. En outre, les teneurs de zinc, de silicium et de nickel dans les laitons de la présente invention sont dans un rapport tel quoi %Zn + (10 x % Si) - (1,5x % Ni) soit compris entre 51 et 66.
Les alliages de la présente inven- tioN ont généralement des températures de liquidas inférieures à
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875C!, par exemple de 870 0 et moine, et ont également une bOAftt ductilité et une bonne résistance*
Bien que le cobalt ou un mélange de cobalt et de nickel puisse être utilise, on préfère employer le nickel seul ear, bien
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que le cobalt se comporte de façon semblable au n9.oil il ne rend pas les alliages aussi ductiles que le niokel lui-même.
D'une ma- niera générale, les alliages contenant du nickel de la présente in-
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vention possèdent des miarostruotures de pièce coulée en coquille, qui sont caractérisées par une matrice continue d'une phase de ss- laiton et un précipité d'une phase inter-métallique contenant du nickel et du silicium, ayant une morphologie globulaire. Cependant! lorsque la teneur de nickel tombe en dehors des gammes et des rela- tions indiquées ci-dessus, des alliages peuvent posséder une micro-? structure de pièce coulée en coquille, comprenant une phase la ran-
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dant fragile, qui ressemble à la phase cassante de Y -laiton.
Se ce fait, la présence de nickel dans les proportions signalées a un effet bénéfique sur la ductilité des alliages.
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L'inclusion de silicium provoque un abaieeeaent du point de fusion et empêche pratiquement la volatilisation du lino et agit-1 comme agent de désoxydation. Toutefois, si on utilise trop de sili-
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olutn, la ductilité de l'alliage est amoindrie. Les teneur$ de ai- okel et de silicium sont en rapport comme signalé pï-ecedeameatt e&J * chacun d'eux soulage les propriétés indésirables apportées par l' autre. C'est ainsi que le silicium abaisse le point de fusion qui
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tend à é"tre élevé par le Nickel, et que le nickel compense l'effet de fragilité apporté par le silicium.
La teneur 44 niekel des al- liages suivant l'invention est, de préférence, comprise entre 5 et 9%, tandis que la teneur de silicium est comprise entre 2 et 3 5± De tels alliage ont une combinaison particulièrement: bonne de la température du liquidus et de la ductilité.
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Le zinc a également un effet sur la ductilité et là t.#- pérature du liquidus. S'il y a trop de zinc présent, la ductilité en souffre, tandis que s'il y a trop peu de zinc, la température
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du liquidas s'élève indûment. En conséquence, les teneurs de zinc, de silicium et de nickel sont dans le rapport signalé précédemment.
On préfère que la teneur de zinc soit comprise entre 35 et 43%.
Les alliages suivant l'invention ont généralement une bonne fluidité même lorsqu'ils sont coulés dans un moulage mécani- que par gravité, à des températures de 843*0 ou moins, sans prati- quement d'indication de cassure à chaud, même s'il y a contrainte dans le moule utilisé. En outre, les alliages ont une bonne ré- sistance aux craquelures dues aux fatigues et à la corrosion.
Les alliages suivant l'invention peuvent également conte- nir des éléments accidentels, tels que le plomb, le titane, le zir- conium, l'aluminium et le fer, en des quantités allant jusqu'à 0,5% de chacun d'eux et jusqu'à environ 1% a'étain, pourvu que la somme de ces éléments accidentels soit inférieure à 5% en poids de l'allia il-eu Ces éléments accidentels sont de ce fait de préférence mainte- nus en dessous de leurs limites de solubilité dans l'alliage. En particulier, les éléments oxydables, tels que le titane et l'alumi- nium, devraient être maintenus en dessous de 0,5% de chacun d'eux, du fait de leurs caractéristiques de formation de crasses durant 1' opération de coulée.
L'étain devrait être maintenu en dessous de 1%, car il tend 4 rendre l'alliage cassant à chaud dans le moule.
D'autre part, le fait que les alliages de la présente invention peuvent tolérer jusqu'à 0,5% de plomb, par exemple jusqu'à 0,25%, est un avantage pratique très important car il permet l'utilisa- tion de déchets dans la fusion de l'alliage. Chacun des éléments accidentels mentionnés ci-dessus est avantageusement maintenu en dessous de 0,5%, afin d'obtenir les meilleures caractéristiques dans les alliages.
Le tableau 1 suivant donne divers alliages suivant l'in- vention à titre d'illustration.
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TABLEAU I
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Alliage % cuivre % zinc fi niokel 96 silicium A le restant 35 4,5 2,47
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<tb> 42 <SEP> 5 <SEP> 2,6
<tb>
<tb> 0 <SEP> 38 <SEP> 7,53 <SEP> 3,74
<tb>
EMI5.3
37 11 3, 46
EMI5.4
<tb> 43 <SEP> 8,4 <SEP> 2,80
<tb>
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37 8,18 3*33
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Les propriétés de ces alliages sont do4é' au tableau II suivant.
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TBIW M
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Désignation Résistance Allongeènt, Rdaotio Tèmp4ra-1m1t.--1 de l'allia- limite â la (1 pomee), sections tttre dtl lasti<t se traction, % liCI1.1idUh (002%)# kg,!om2 60 kg,Ïom2 A 6800 2,5 4 8'0 5010 B 5970 1,5 2 829 5040 B 6540 1 2,5 847 9740
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<tb> D <SEP> 5400 <SEP> 1 <SEP> 2,5 <SEP> 848 <SEP> 4400
<tb>
<tb> E <SEP> 6850 <SEP> 6,5 <SEP> 10 <SEP> 871 <SEP> 3410
<tb>
<tb> 6490 <SEP> 3,5 <SEP> 4 <SEP> 842 <SEP> 4600
<tb>
<tb> G <SEP> 6900 <SEP> 8 <SEP> 12 <SEP> 860 <SEP> 4710
<tb>
On observera que chacun des alliages du tableau 1 peut avoir une résistance limite à la traction d'au moins 5250 kg par
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centimètre carré et une bonne ductilité, tandi8 qu'ila présentent une température de liquidus de 871 0 ou moins.
Un outre, la gam- ae des points de congélation (liquidua-eolidue) de 1'alliage raz était de 860 à 851*Cp ce qui est une gamme étroite pour die allia- ges de laiton,
A titre de comparaison, certaine alliages tombant en de- hors du cadre de la présente invention ont été préparée pour
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illustrer l'importance de l'observation de toutes les exigences si gnalées ci-dessus. Les compositions de ces alliages sont données au tableau III ci-après. TABLEAU ITI
TABLEAU III
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<tb> Alliage <SEP> % <SEP> cuivre <SEP> % <SEP> zinc <SEP> % <SEP> nickel <SEP> % <SEP> silicium
<tb>
<tb>
<tb> Z <SEP> le <SEP> restant <SEP> 40,9 <SEP> néant <SEP> 3,03
<tb>
<tb>
<tb> Y <SEP> " <SEP> 45 <SEP> 4,58 <SEP> 0,3
<tb>
<tb>
<tb> X <SEP> " <SEP> 36 <SEP> 4,12 <SEP> 3,
32
<tb>
<tb>
<tb> W <SEP> " <SEP> 47 <SEP> 6,51 <SEP> 2,74
<tb>
<tb>
<tb> T <SEP> " <SEP> 40 <SEP> 4,71 <SEP> 4,10
<tb>
<tb>
<tb> S <SEP> " <SEP> 40 <SEP> 8,35 <SEP> 4,11
<tb>
<tb>
<tb> R <SEP> " <SEP> 33 <SEP> 8,18 <SEP> 2,43
<tb>
Chacun de ces alliages se situe en dehors du cadre de la présente invention et ne convient pas sous certains rapports.
L'alliage Z est si cassant qu'il se brise dans le moule après re- froidissement. L'alliage Y, d'autre part, a une température de liquidus d'environ 904*0, qui est trop élevée pour un moulage mé- canique sous pression économique. L'alliage X a un allongement de 0,4% seulement et est par conséquent considéré comme ayant une ductilité inappropriée. Les alliages T, S et W sont si cassants que des pièces coulées préparées à partir de ces alliages cassent lorsqu'elles tombent. L'alliage R a une température de liquidue anormalement élevée de 914 0.
En contraste avec ces alliages, les alliages de la pré- sente invention peuvent être facilement utilisés pour un moulage mécanique sous pression à des températures qui sont d'environ 14 C ou moins supérieure à leurs températures de liquidus. De ce fait, les alliages de la présente invention peuvent être injectés dans les procédés de moulage mécaniques sous pression à des températu- res de 888 C ou moins, et même à des températures aussi basses que 843 C pour un alliage semblable à l'alliage B.