Brevet FR2000381A1 — publié le 19690905

Il exista plusieurs procédés fondamentaux permettant de préparer de la poudre métallique destinée à servir dans des processus de métallurgie des poudres* Par exemple» on peut préparer de la poudra métallique par des procédés électroly-^ tiques, des procédés de réduction de minerai ou des procédés de pulvérisation par l'air ou l'eau comme celui qui est décrit dans la brevet américain n* 3.325.277» Bans la procédé dudit brevet, da l'aoler fondu contenant moins de 1*3^ de carbone est amené d'un distributeur par gravité sous la forma d'un courant deaoen- 10 dant» Une séria de nappes d'eau platea viennent heurter la courant d'acier fondu sou a un angle da manière à pulvériser le coursait et & former de mltiplea agglomérations en chaîne de particules sphéroïdales* insultât on chauffe ou on recuit las particules jusqu'à une température d'environ 816*.C dans une atmosphère rédiictri- 19 «a pendant un tempe suffisant pour ramollir lea particules at ra~ mener la teneur an aarbone à moins da OfQK&. Après le traitement da raouit, on passa laa particulaa au broyeur & marteaux pour briser la structura m gâteau formée pendant la recuit at rétablir la grosseur da pulvérisation. 20 Uns fols tassés et frittée, la poudre d'acier formée suivait la prooédé du brevet slté présente une forte densité at das propriétés physiques supérieures* £ a. poudre d'acier telle que celle qu'on obtient par la prooédé du brevet ci-dessus sert généralement à fabriquer 29 das pièces métalliques présentant das contours ou formes compliqués» a air ga peut mouler la poudra à la forme complexe et l'usinage da la pièce ast alnl réduit m minimum» Bien que les procédés da métallurgie das poudres soient oonçus pour éliminer ou réduira su minimum l'usinage, la plupart das pièoes fabriquées 70 par métallurgie das poudres nécessitant tout da mime un léger ualnage, par exemple un tarsudage, un perçage, un dépouillement ats** l'invention vise h perfectionner le prooédé du. brevet cité at à fabriquer une poudra d'acier qui, une fois 39 tassée at frittée» soit plus facile à usiner* Suivent le prooédé ta l'invention, on ajouta du soufre à l'acier fondu» dans le four et/ou dvis la poche* suite» 1 ' acier fondu contenant la BAD ORIGINAL. 00727 2000381 le soufre en solution est amené par gravité d'un distributeur sous la forme d'un courant descendant* Une série de nappes d'eau plates viennent heurter le courant d'acier fondu et ont pour effet de refroidir immédiatement l'acier et de le pulvériser an formant de multiples agglomérations de particules bous forme de moroeaux* -tétant donné le refroidissement très rapide qui est mis en jeu, le soufre est présent sous la forme de fines dispersions dana la totalité des particules d'acier et les grandes Inclusions de soufre sont éliminées* suite, on recuit lea particules à température élevée et le recuit a pour effet non seulement de ramollir lea particules et de diminuer leur teneur en carbone mais aussi de brfil-ler tout le soufre résiduel qui peut se trouver à la surface des particules d'acier* Pendant le recuit, lea particules tendwvt & se lier entre elles en forment une a t rua tiare en gâteau et aprfca le recuit, on brise la structure en gâteau pour rétablir la grosseur de pulvérisation» Ensuite, on comprime les particules et on les fritte par des procédés usuels et la pièce métallique formée est plus facile & usiner grâce à la présence du soufre* toutefois, étant donné que le soufre est emprisonné à l'intérieur de chaque particule d'acier, on peut comprimer et fritter les particules sans perte appréciable de propriétés physiques* Quand on usine la pièce finie, la surface usinée est extrêmement lisse et les copeaux sont courts et brillante sans altération de couleur due au chauffage* D'autres buts et avantagea apparaîtront au cours de la description suivante* - La figure 1 est un sohéma de principe illustrant le prooédé de l'invention et - la figure 2 est une représentation schématique de l'appareil servant à pulvériser les particules métalliques* L» acier fondu destiné à la fabrication des particules d'acier peut fctre fabriqué par tous les procédés ueuèls de fabrication d'acier, par exemple le procédé Martin au four électrique, le prooédé basique à l'oxygène eto** L'acier contient moins de 3,3$ et de préférence note a de 2$ en. poids d'éléments to» bad original. „A,_, -s- 2000381 69 00727 taux d* alliage et la teneur an carbone est Inférieure à 1 ,8$ en poids, de préférence inférieure à 0f20jS et dons la plupart des conditions elle est comprise entre 0,08 et 0,1 en poids* outre, l'acier a une teneur an manganèse Inférieure à 0,60# et 5 généralement comprise entre 0,15 et 0,40^5 préférence entre 0f25 etO#3R5« Siîi"rant 15 invastienj m ajeat© du soufre à l'acier fondu,soit clans 1© £©uî? soit âasae la poeîîs, soit dans le four et la poche à la £ûls« On ajoute 1q soufre m quantité XO telle que la poudre pulvérisée ait une teseur *sa soufre de 0,08. Q,25î& m poids et de préférence de 0,10-0,20$. Normalement, la quantité de soufre ajoutée à 1*acier fondu estlégèrement supé-1 rleure à la gamme ci-dessus paroe qu'une partie du soufre se perd pendant le processus de fabrication d'aoier# X5 Onpeut ajouter le soufre à l'aoier fondu sous toute ibase désiriez On a trouvé que le soufre sous forme de Canons est très satisfaisant car onpeut plonger complètement les «anons dans 1 ' acier sansaueune combustion appréciable du soufre* Solvant une variante, (m peut ajouter le soufre à l'acier fondu SQ Mus la forme de pyrite pratiquaient pure ou bien on peut ajouter du soufre éiésantaire sous forme de liquide ou de poudre* îe'aoiey fonâu contenant le soufre est alors Introduit dans le distributeur 1 à une température d*environ 1700*0 «t l'aeler fondu e* écoulé par gravité à travers les fentes 25 ou bùses de sortie 2 sous la forme d^une série de courants 5* pyooéié par lequel on pulvérise 1* acier peut Itre similaire à e£tal du brevet cité plus haut» Pour pulvériser le oourant de métal fondu, on dirige contre le eourant 3 de l'eau sous la forme de minces nap-j0 pes ou rideaux 4 qui font un angle supérieur à 5• aveo l'axe du oourant et généralement un single de 15-55* aveo la verticale* La température de l'eai utilisée dans le processus de pulvérisation n'est pas déterminante et généralement elle est inférieure à 71* 0, «g £r* mm utilisée pendent la pulvérisation est sous "v-. / 2 *v «ne pression notable» supérieure à 35 kg/on, et pour la plupart BAD ORIGINAL 00727 2000381 2js©ea est dirigé® vers le oourant de métal fondu soua la fessas d'taie mince nappa ayart tin® épaisseur inférieurs à 1 »9 bm si da préférence inférieure à 1f3 es m. point de sorti© 'de la taise» La buse est conçus de telle sorte que les nappes d'eau ne s4étalent pan dans une rassure appréciable raais gardent leur épaisseur lorsqu'elles heurtmt le courant deacier fondu» lies minces nappes d'eau agissant de manière à pulvériser 1° acier et produisent des agglomération a ail diain» de particules généralement sph.éroïdalea« I»a forme irrégulière des particules agglomérées a pour effet que lea objets fabriquiie ensuite avec la poudre d'acier présentant une plus grande solidité à cru» Le soufre est en solution dans l'acier fondu et grâce sa refroidissement Rapide causé par la pulvérisation. le soufre est emprisonné dsns le» particules individu elles sous tosniQ d© ftees disp©rsi©»o* Sa rQfmldiaamm^ rapide «agfabs les dispersions de soufre de s* accumuler sous fosaie de grs8id®i ^siiiiioas os 21 seEafe&c çjm lea 5SÛQS d&apsrei®»© «apy&so3mé@e dans les particules individuelles soient la eaus® de la plus gsmàe tsjsilité fl'us&age me pffSom^mt les pièces feittées ensuite^ saa® pesta notable d© Istars autres propriétés pîaysi«® quee» la pulvérisation, on soumet la poudï« d'acier à un t'yaitemenii de ï-aoui'i qui a pour effet de ranollir les particule®* de réduire 1© film d*oayde et âe diminuer no- -tàbi&mant la teneur en carbone* outre» les dispersions de sm&» £r@ éventuellemeit découvertes à 1«, wrfaoe des particules Tjï&® lent généralement pendant le traitaient de recuit de sorte que les particules recuites sont exemptes de soufre extérieur* Pendant le traitement de recuit, on chauffe la poii'ire à une température de 815-1150® C et de préférence de 900-980®0 dans une atmosphère réductrice telle qu'une atmosphère d'oipjaeaia^ dissocié» d'hydre^ls® ou ô*oatrss gas réducteurs tiœii,® de désaafearatlçmc 1# tralfcœwat d© »eeç?£t m pour effet da *ais®X« lîr lC'2 nar'fe.âmlQO d'aelc? su tentai* on e©â«s? & UEQ Vdc® %ù£ê2i. BAD ORIGINAL 69 00727 -5- 2000381 \ 0,001 et 0,020$, Pour obtenir les propriétés physiques optimales, il fnut maintenir 1.; poudre à la température de recuit pendant au moins 1,5 heure et de préférence 2 heures» Pendant le recuit^ les particuleg tendent à 5 s*agglomérer et on brise la structure en gâteau après le recuit au moyen d'un "broyeur à marteaux» Ce processus "brise le gâteau fritté sans détraire la structure régulièrement agglomérée des particules et rétablit la grosseur primitive de pulvérisation» Il est impartant de régler le point de rosée dans 1'opération 10 de recuit pour empêcher une agglomération excessive des particules De préférence, la point de rosée doit être supérieur à 10" C et inférieur à 27* O dans le dernier tiers de la zone chaude du four» La poudre d*acier obtenue peut servir à former toute pièce de machine désirée ou combinaison de pièces par des 15 procédé» usuels de métallurgie des poudre#* Par exemple, si on le désire, on peut mélanger à la poudre d*acier au moyen d'un équipement de mélange approprié un lubrifiant usuel tel que le stéarate de sine et un supplément de «arbone &i on le désire* On tasse la poudre mélangée & la forme dc-sirée ^ar une pression de tas-20 semant généralement supérieure à 21 kg/mm. et de préférence d'environ 42 kfi/nna^ et on fritte alors la poudre tassée dans une atmosphère réduetrioe à une température de 1090-1260* C pendait un tempe de 10 mm à 1 il, selon la composition et la densité finale désirée* L* addition du soufre améliore notablement la facilité 25 d'usinage de la plèae frittée* Il s arable que le soufre soit présent sous la forme de fines dispersions de sulfure de manganèse qui interrompent la g«igue d'acier et par suite desquelles les copeaux se détachent pendant l'usinage immédiatement en avant de 1*outil, ce qui donne un moindre coefficient de frottement entre 30 l'outil et la pièce» les copeaux formés pendant l'usinage sont généralement courts et brillante, sans altération de couleur due à un chauffage excessif. % outre, la surface usinée est considé-fcàblemmt plus lisse que la surface usinée d'une pièce similaire sans addition de soufre» far exemple, des mesures types de rugosi-35 té de surface après des opérations d'usinage Identiques indiquent une moyenne arithmétique de rugosité de 2,5 microns sur un métal fritté préparé suivant l'invention, contre 6,4 microns sur un métal 3AD ORIGINAL 00727 "6" 2000381 fritté traité de façon Identique mais sans addition de soufre» Dans leB procédés antérieurs, on mélange du soufre aux particules d'acier avant le tassement et le frittage pour tenter d'augmenter la facilité d'usinage de la pièce frit-tée. Pendant le frittage, le soufre forme un fUm ou un revêtement sur chaque particule individuelle d'acier et ce film de soufre disainue sérieusement les propriétés mécaniques ou physiques de la pièce frittée» iài outre, le soufre superficiel peut causer de sérieux dommages aux courroies à mailles en alliage et aux moufles 4e fourneau pendant le frittage» Quand on ajoute du soufre dans la poche ou dans le four, comme dans l'invention, le soufre est emprisonné à l'Intérieur des particules de sorte que les particules individuelles ne portent pas de couche ou film de soufre pouvant nuire aux propriétés physiques de la pièce frittée» il est vrai que le soufre donne une oertaine fragilité à l'acier, mais étant donné que le soufre est emprisonné à l'Intérieur des particules, la pièce frittée peut avoir une densité à cru et un* solidité à cru notablement plus grandes que des pièces frittées obtenues par des techniques usuelles dans lesquelles on mélcffige simplement le soufre aux particules pulvérisées» 00727 11 VSHDIOAIIONB t°) — Composition d*acier destinée à servir dans des prooesaaa de métallurgie des poudres et comprai'aiit de multiples particules d'acier ayant une teneur en carbone inférieure à en poids et une teneur en manganèse inférieure à QgôQtf m poxd*, multiples dispersions fines de soufre distribuées dana tout l'intérieur des particules le soufre étant présent à raison de 0»Q8— #j, poids &e X*acier, les dispersions de soufre ayant pour «3f«t d'aa^Liorsff la £&©Alit© d'usinage d'une pièce métallique quo l'on forma oaeuita m tassant et on frlttsfct lea particules 2#) — Caagacitica oolea 1® oaractéslaée pai? le fait »iue 1# acafr© set ps?fsosL$ à baissa. ûà Q9'3Q^Og20! du poMs de 1* acier* 3*) «. Qômpoaition Baî&a 1, caractérisée par le fait que les particules tf*acier sont sous la forme d'agglomérations de aphéroîaea» 4's) - it'roeëui de formation d'une pièce d'acier en poudre présentant une plus grande facilité d'usinage, dana lequel m ajoute du soufre à de l'acier fondu contenant moins de 1,8j6 de carbone et moins da 096$ de manganèse* la quantité de soufre étant suffisant® pour que les particules pulvérlséea formées ensuite aient une teneur m soufre comprise antre 0,08 et Q$2& «ri poids* on déitosres 2,#esisr fomdm d'une source sous la fonts d'un coursaits m ~ Procédé selon 4» «araotérisé par le fait » * sad original 00727 2000381 que la teneur an carbone de l'acier fondu est de 0,08-0,12j£ m poids* 6°) - Prooédé selon 4, caractérisé par le fait que le eoufre est présent à raison de 0,10-0,20^5 du poids de 1 ' acier* 7#) - Procédé salon 4, caractérisé par la % fait que la surface extérieure des particules recuites est pratiquement exempts d® soufre# 8e) - Procédé de fabrioation d*uns poudre d'acier propre à donner par tassement et frittage une pièce d'acier plus facile à usiner^ â.aae lequel on ajoute du soufre à de 1**-cier fondu contenant Eïo&as de 1,8$ de carbone et moins ds 0#6ij6 de manganèse# la quantité da soufre étant suffisante pour que les particules pulvérisées forcées ensuite aient mis teneur «n. soufre comprise entre 0,08 et t 1% m poids, on décharge 11 acier fondu âEraie source sous la foriue d5un courant» on amène uns nap*» pe sous pression à heurter le courant fondu sous un angLe de manière â pulvériser ls acier fondu et & former de multiples particules» le soufre étant emprisonné à l'intérieur des particules individuelles sous la forme de dispersions fines# et on recuit les particules & température élevée pendant un teaps sur?® fisant pour resellisf les particules et rarnmer la teneur «n bon® à sioins mt se trouver découvert à la surface des particules# la surface BAD ORIGINAL