Brevet FR2083615A1 — publié le 19711217

i 2083615 La présente invention concerne un nouveau produit métallique composite dans lequel des grains différents d'an métal de base sont présents en amas, ainsi qu'un procédé de sa préparation. Le développement de la matière plastique renforcée, dans laquel-5 le on utilise des fibres de verre pour diminuer des défauts tels qu'une mauvaise résistance mécanique et une mauvaise élasticité du plastique, a atteint le stade où il occupe une position bien établie comme matériau industriel. Cependant, cette matière plastique renforcée de fibres a une 10 mauvaise résistance à la chaleur si bien que le seuil supérieur d'utilisation est généralement limité à des températures aussi faibles que 300°C environ. D'autre part, il existe depuis peu une demande importante de matériau métallique composite renforcé de fibres utilisant comme 15 base un métal, et l'industrie s'oriente vers ce nouveau produit. On cherche à réaliser une telle matière métallique composite renforcée de fibres pour améliorer la résistance mécanique et augmenter considérablement la résistance à la chaleur par rapport aux matières plastiques renforcées de fibre. 20 Les facteurs clés de la réalisation d'une telle matière métallique composite renforcée de fibres sont la création de techniques industrielles de préparation de fibres métalliques et la création d'un procédé de préparation d'une matière métallique composite utilisant ces fibres. Il est certain que la réalisation d'un sys-25 tème de fabrication, utilisable dans l'industrie en ce qui concerne les éléments précités, sera à l'origine d'un développement futur brillant de la matière métallique composite renforcée de fibre. Dans la mesure, où le succès de la préparation artificielle de 30 whiskers et de fibres métalliques fines de résistance élevée a ouvert des perspectives d'avenir sur l'entrée dans le domaine industriel des fibres, on s'efforce maintenant d'établir un procédé industriel utilisable de préparation de matière métallique composite utilisant ces fibres métalliques. 35 Selon la littérature publiée à ce jour, concernant les matières métalliques composites renforcées de fibres de nombreuses tentatives diverses ont été réalisées dans ce domaine en utilisant par exemple un procédé d'infiltration, un procédé d'utilisation de poudre, tin procédé d'union par diffusion et un procédé de dépôt 40 électrolytique. Parmi ces procédés connus, on utilise surtout le 71 09934 2 2083615 procédé d'infiltration dans lequel on plonge un tube rempli de fibres dans un bain métallique et on aspire le métal fondu dans la partie supérieure du tube où l'on crée un vide, et le procédé d'union par diffusion dans lequel on insère des fibres métalliques 5 entre les plaques métalliques puis on réalise l'union par l'action de la pression et du chauffage. La matière métallique composite renforcée de fibres ainsi obtenue présente l'avantage sur les matières plastiques renforcées de fibres de compenser par les fibres la résistance et l'élasticité médiocres du métal de base et 10 d'avoir une résistance à la chaleur bien supérieure à celle d'une matière plastique renforcée de fibres. Donc, il est normal que le développement d'une telle matière métallique composite renforcée de fibres ouvre de nouvelles perspectives dont la nature diffère totalement des procédés classiques 15 d'amélioration des propriétés reposant sur l'alliage de métaux. A cet égard, il est également inévitable que certains problèmes majeurs se posent. Par exemple, la matière métallique renforcée de fibre est sujette à des limitations dues aux différences d'adhérence et de coefficient de dilatation thermique entre le métal de 20 base et les fibres, si bien que les utilisations pratiques se limitent à des combinaisons particulières. Egalement, la propriété de la matière obtenue ne peut être supérieure à celle résultant de la combinaison des propriétés des composants respectifs. On ne peut non plus ignorer que les whiskers ou les fibres fines de ré-25 sistance élevée artificiels sont extrêmement coûteux. Il ressort de ces faits qu'en réussissant à modifier les propriétés des fibres métalliques entrant dans les combinaisons de base métallique et de fibres on élargirait considérablement le domaine d'utilisation de cette matière. Egalement, la réalisation 30 d'un procédé ne nécessitant pas l'utilisation de whiskers ou de fibres fines de résistance élevée coûteux, entraînerait le développement d'un type de matière métallique composite totalement nouveau dépassant le cadre des matières métalliques composites renforcées de fibres. 35 La présente invention a pour objet d'atteindre tous ces buts, donc essentiellement de fournir un nouveau produit métallique composite à base de fer dont les propriétés des éléments incorporés dans la base métallique sont diverses. L'invention vise également un procédé de préparation de tels produits métalliques 40 composites. L'invention vise également à permettre l'utilisation 71 09934 3 2083615 des éléments que l'on a façonnés sous diverses configurations. Essentiellement, on peut obtenir les produits métalliques composites à base de fer de l'invention en donnant une certaine orientation aux produits par réaction entre la base métallique et les 5 éléments pouvant réagir avec elle. Le procédé de préparation de tels produits métalliques composites selon l'invention consiste essentiellement à incorporer dans un métal à base de fer les éléments pouvant réagir avec lui de telle sorte qu'ils ne soient pas soumis à l'effet de l'oxygène, et à 10 les faire réagir par traitement thermique à une température inférieure au point de fusion du métal de base. Bien que le fer et l'acier aient un domaine d'utilisation très important dans le domaine industriel actuel, on a réalisé peu de tentatives expérimentales pour améliorer une matière métallique 15 composite renforcée de fibres en raison de l'impossibilité de trouver des fibres pouvant être utilisables pour renforcer le fer et l'acier, et par conséquent le renforcement d'une telle matière a consisté à ce jour à choisir des éléments d'alliage et des conditions de traitement thermique. 20 L'application de la présente invention à ces produits métalliques composites à base de fer est caractérisée en ce qu'on utilise le principe de la -transformation de la structure. Un mode de réalisation caractéristique de l'invention consiste à réaliser une structure martensitique de résistance élevée avec une certaine 25 orientation dans le fer de base, pour que la présence de la mar-tensite apporte la résistance au produit et en compensant la fragilité de la martensite par la ténacité du fer de base. Pour réaliser ceci dans la matière métallique composite renforcée de fibres qui vient d'être mise au point, il convient tout 30 d'abord d'envisager la transformation de la martensite fragile sous forme de fibres. A cet effet, on peut utiliser dans l'invention des morceaux finement pulvérisés ou de la poudre, ou une feuille, un papier ou similaires de carbone. Les fibres utilisées ne sont pas nécessairement des whiskers ou des fibres métalliques 35 fines résistantes. La matière transformée en fibres de façon simple utilisée peut être faible en soi. La résistance, de la martensite obtenue par réaction du fer et du carbone n'est pas aussi faible que celle de l'acier allié ordinaire mais peut être voisine de la valeur théorique intrinsè-40 que. On voit donc que les éléments mis en oeuvre sous forme de 71 09934 4 2083615 poudre ou de feuille peuvent être utilisés en pratique comme il sera décrit plus en détail ci-après. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront de la description qui va suivre, faite en regard des des-5 sins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif plusieurs modes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins : - la figure 1 représente un graphique des rapports entre la résistance à la traction et la teneur en carbone d'aciers martensi- 10 tiques alliés ordinaires. - la figure 2 représente un graphique montrant l'effet de la teneur en carbone sur la limite élastique à 0,6 % d'acier-fer-nickel- carbone . - la figure 3 représente un graphique montrant le rapport entre 15 la résistance à la traction et le pourcentage d'allongement et la teneur en carbone d'acier martensitique au carbone et - les figures 4 à 10 représentent des vues en perspective illustrant des modes de réalisation de produits métalliques composites. La figure 1 représente la résistance à la traction par compa-20 raison avec la teneur en carbone, de la structure martensitique d'un acier allié d'utilisation générale lorsqu'on l'a recuit à 200°C. Comme ces matières en acier allié ont été produites sans qu'on se préoccupe de leur élasticité, elles ont des pourcentages d'allongement extrêmement faibles. 25 A titre comparatif, des données semblables figurent également pour l'acier au carbone, mais ces données sont les valeurs présumées qu'on considère que l'acier au carbone possède de façon intrinsèque. Ce graphique montre que la résistance à la traction de la martensite augmente proportionnellement avec la teneur en 30 carbone. La figure 2 montre les résultats d'expériences conduites sur un acier-fer-nickel-carbone utilisé comme exemple pour étudier la limite élastique de l'acier martensitique. La limite élastique à 0,6 % (quotient obtenu en divisant la charge (kg) pour laquelle 35 on obtient un allongement permanent de 0,6 %t par la section d'o- O rigine (mm ) de la partie parallèle dans l'essai de traction ou de compression) figure en ordonnée et les teneurs en carbone et en nickel figurent en abscisse. Dans la figure 2, la courbe (I) montre la limite élastique en 40 compression observée dans un essai de compression après 3 heures 71 09934 5 2083615 de vieillissement à 0°C, et la courbe (2) montre la limite élastique en traction observée lors d'un essai de traction sans qu'on ait procédé à un traitement de vieillissement. On constate sur la figure 2 que la limite élastique augmente constamment jusqu'à ce 5 que la teneur en carbone atteigne 0,6 ». Donc, la résistance de la mentensite augmente proportionnellement avec la teneur en carbone jusqu'à ce que cette dernière atteigne entre 0,5 et 0,6 %, mais au dessus de cette valeur, il ne faut plus attendre d'amélioration. 10 Ce fait est mis en évidence par la figure 3, qui représente la résistance à la traction et le pourcentage d'allongement de trois échantillons d'acier martensitique au carbone ayant des teneurs en carbone différentes, par rapport à la température de recuit. Dans la figure 3, les courbes (3) et (3a) correspondent à un acier 15 contenant 0,34 % de carbone et trempé à l'huile à 850°C, les courbes (4) et (4a) correspondent à tin acier contenant 0,65 % de carbone et trempé dans l'huile à 850°C et les courbes (5) et (5a) correspondent à tua acier contenant 0,99 % de carbone et-trempé à l'eau à 750°C. Les courbes (3) (4) et (5) représentent la résistance 20 à la traction alors que les courbes (3a) (4a) et (5a) représentent le pourcentage d'allongement. Les résultats de la figure 4 montrent que la résistance à la traction de l'acier au carbone est assez faible lorsque la teneur en carbone s'élève à environ 1%. Mais du fait, que de façon in-25 trinsèque, la résistance et l'allongement sont des facteurs contradictoires, la résistance vraie à la traction de l'acier contenant 0,99 % de carbone, qui a le pourcentage d'allongement le plus faible devrait correspondre à celle des courbes (3)* (^) et (5) la plus élevée. Cependant,en pratique, cet acier ne possède 30 que la résistance à la traction faible figurant dans le graphique. On peut attribuer ceci au fait que l'augmentation trop importante de la teneur en carbone entraîne m phénomène de rupture prématurée ne permettant pas d'atteindre la résistance vraie à la traction. Pour ces raisons, dans le domaine des alliages de fer, on n'a 35 pu utiliser totalement la résistance intrinsèque de la martensite contenant une quantité importante de carbone, et même un acier martensitique, qui possède cependant une résistance élevée, a une p résistance à la traction inférieure à 200 kg/mm . Cependant, dans les produits métallique composites selon 71 09934 6 2083615 l'invention, même s'il se produisait une rupture locale due à la fragilité de la martensite obtenue par réaction avec la base de fer, l'énergie destructive serait absorbée par la base de fer tenace, de telle sorte que la rupture ne se propagerait pas à la to-5 talité de la matière métallique composite mais progresserait pas à pas. Il est donc possible d'utiliser totalement les excellentes caractéristiques de résistance de la martensite contenant une quantité importante de carbone. La présente invention, élimine également le principe classique 10 des matières métalliques composites renforcées de fibres qui nécessitaient la préparation préalable des fibres de martensite qu'il est très difficile de réaliser, car on utilise pour le renforcement des particules de martensite obtenues par réaction entre la base de fer et le carbone qui y est introduit, ce qui sup-15 prime les difficultés techniques à cet égard. De plus, l'utilisation d'une réaction entre la base de fer et le carbone a l'avantage de permettre que l'élément incorporé soit en lui-même constitué de fibres faibles ou sous forme de poudre ou de feuille. Il faut cependant se souvenir que lorsqu'on utilise une poudre ou 20 une feuille, les grains de martensite doivent être orientés. Donc, une des caractéristiques importantes de l'invention est que l'élément incorporé à la base métallique devient un composant de la base en réagissant avec elle, et que de ce fait on obtient un produit métallique ayant la même structure que celle de l'al-25 liage. Dans une matière métallique composite où les fibres sont disposées en continu selon une direction, la résistance moyenne à la traction (o c de cette matière, lorsqu'on exerce une forme de traction dans la direction de la fibre, est exprimée par la foj>-30 mule suivante : 6C = 6"f V.f + ioffl Vm = dans laquelle représente la résistance à la traction de la fibre, (q la résistance à la traction inhérente du métal de base, 6i m représente la tension du métal de base dans la tension de 35 rupture de la matière métallique composite, et V.^ et V. les rapports des volumes de fibre et de métal de base, respectivement. On prépare, à titre d'exemple des grains de martensite ayant une teneur en carbone de 1 % dans une base de ferrite de telle sorte que la concentration en martensite soit de 70 )o (dans un 40 mode de réalisation) et de 50 io (dans un autre mode de réalisation) 71 09934 7 2083615 par rapport à la totalité de la matière métallique composite. Dans ce cas, comme précédemment indiqué, lorsque la teneur en carbone de 1Tacier martensitique au carbone atteint 1 %, on observe un phénomène de rupture prématurée et par conséquent on 5 n'atteint pas la résistance vraie à la traction» Mais, comme permet de le supposer la résistance mécanique de la martensite à faible teneur de carbone (0,1 à 0,6 fo) on peut considérer que la résistance à la traction de la martensite contenant 1 fo de carbone O doit être d'environ 320 kg/mm après recuit à 200°G. Egalement, 10 on estime que la résistance à la traction de la ferrite est d'en- r\ viron 31 kg/mm . Egalement, la tension 6"'m du métal de base, qui est la ferrite, dans la tension de rupture de la matière métal- A lique composite peut être estimée à environ 14 à 17 kg/mm . Si on introduit ces valeurs estimées dans la formule ci-dessus, 15 on obtient les résultats suivants : Dans le cas où le rapport en volume de la structure martensitique est de 0,7 6c = 320 x 0,7 + 15 x 0,3 - 228,5 kg/mm2. Dans le cas où le rapport en volume est de 0,5 20 6c = 320 x 0,5 +15 x 0,5 = 167,5 kg/mm20 Ces résultats indiquent que même lorsque le fer de base a une faible résistance, >la structure martensitique la compense bien et on peut obtenir un produit ayant une résistance élevée. Quand les propriétés élastiques telles que l'allongement ou la contrac-25 tion, sont bien compensées par le fer de base, on obtient un produit.ayant une résistance élevée ainsi qu'une excellente ténacité. XL convient de noter que dans les exemples décrits ci-après la résistance à la traction calculée de cette manière correspond pratiquement à la résistance à la traction mesurée réellement du 30 produit métallique composite, donc qu'on obtient la résistance intrinsèque à la traction de la martensite. La réalisation des produits métalliques composites selon l'invention va maintenant être décrite en détail. La figure 4 représente un mode de réalisation de l'invention 35 dans lequel on forme des rainures 2 dans une base métallique I et on dispose des éléments 3 pouvant réagir avec la base métallique dans lesdites rainures comme le montre la figure 5» On peut réaliser la formation des rainures 2 dans la base métallique I en utilisant une quelconque technique mécanique appropriée telle que 40 par exemple le traçage. Il est également possible d'utiliser la 71 09934 8 2083615 photogravure qu'on utilise couramment dans les dispositifs semiconducteurs. Il est préférable de ne pas réaliser des rainures 2 trop profondes. Ceci est nécessaire car si la profondeur des rainures est trop importante, elles ne disparaissent pas et il 5 reste un vide même lorsqu'on les lamine après ou au cours de la fabrication des produits métalliques composites, et la présence de tels vides diminue la résistance. On réalise un nombre suffisant de rainures pour obtenir le rapport en volume souhaité des éléments qu'on y place. Il convient 10 de noter que si ces rainures sont disposées de façon régulière dans une seule direction, la variation des caractéristiques par réaction entre la base métallique et les éléments ne se manifeste que dans cette direction, sans qu'il y ait pratiquement d'effet dans la direction perpendiculaire à celle-ci, de telle sorte que 15 s'il est nécessaire, on peut réaliser également des rainures semblables dans la direction transversale. Lorsqu'on a réalisé le nombre nécessaire de rainures dans la base métallique de la façon précitée, on place alors dans les rainures les éléments 3 pouvant réagir avec la base métallique. Il 20 convient de noter que si on soumet directement à un chauffage en atmosphère d'oxygène les éléments ainsi mis en place, ils s'oxyderont formant un oxyde, tel que par exemple CO ou COg empêchant d'obtenir les résultats désirés. Il est donc nécessaire de conduire le traitement thermique 25 après avoir scellé les rainures 2 pour les isoler de l'action de l'oxygène. Un moyen pratique d'y parvenir consiste à placer comme le montre la figure 4, une nouvelle base métallique IA en contact étroit avec la surface de la base métallique I dans laquelle sont formées les rainures 2. Pour l'utilisation industrielle, il est 30 nécessaire de former des stratifiés constitués de plusieurs couches de base métallique pour réaliser un article, si bien que cette mesure se révèle extrêmement efficace. Même dans le cas où on transforme les bases métalliques en stratifiés à couches multiples, il est souhaitable de sceller les rainures à l'extrémité 35 des faces par soudage ou avec de la soudure. Dans un autre mode de réalisation représenté dans la figure 6, on dispose des trous 4 dans la base métallique 1 et on place les éléments 3 pouvant réagir avec la base métallique dans lesdits trous. On peut facilement former ces trous en utilisant une mèche 40 ou un autre dispositif similaire. Comme il est difficile de former 71 09934 9 2083615 de petits trous au départ, on recommande de former tout d'abord des trous relativement gros puis d'étirer la base métallique 1 en la laminant pour réduire les trous. On peut également disposer, selon line orientation donnée, les éléments 3 pouvant réagir avec 5 la base métallique directement à la surface d'une base métallique 1 en forme de plaque plane comme le montre la figure 7, et de les faire réagir sous cette forme. Dans ce cas, on peut empêcher l'oxydation des éléments 3 en utilisant de nouvelles bases métalliques IA, IB, IC de la même façon que lorsqu'on réalise les rainu-10 res 2 dans la base métallique. Lorsqu'on utilise des éléments façonnés en forme de feuille ou de toile, on les alterne avec les bases métalliques I comme le montre la figure 8. Lorsqu'on utilise du carbone, on peut utiliser du papier ordinaire que l'on carbonise. 15 H est également possible de placer un élément 3 pouvant réagir avec la base métallique dans chacune des bases métalliques tubu-laires I comme le montre la figure 9« Lorsqu'on combine plusieurs de ces bases tubulaires pour les unir en un seul élément, on les groupe en un faisceau approprié comme le montre la figure, en 20 mettant au contact les faces à souder entre elles, puis on les soumet à un laminage pour éliminer les rainures et les façonner sous forme d'une plaque. Lorsqu'on incorpore les éléments pouvant réagir dans la base métallique il est également possible d'incorporer des éléments 25 d'autre nature avec les éléments pouvant réagir précités. La figure.10 représente un exemple d'un tel cas, où on dispose les éléments 3 et 3A dans les rainures 2 formées dans la base métallique I. Les éléments 3 et 3A peuvent réagir avec la base métallique ou entre eux. Bien sûr, l'élément 3A peut ne réagir ni avec 30 la base métallique ni avec l'élément 3* Dans ce cas, on préfère des fibres fines de résistance élevée. Dans le cas où on dispose entre eux des éléments de nature différente, si les éléments 3A peuvent réagir avec la base métallique I ou avec les éléments 3, il est possible de limiter la dif-35 fusion excessive des élémènts 3 dans la base métallique. Dans le cas où il existe des particules de martensite dans la base de fer, on prépare préalablement une base en alliage de fer et de carbone et on y distribue du fer pur selon une certaine orientation, et on soumet alors la structure à un traitement ther-40 mique. Le fer pur introduit, qui réagit avec le carbone dans la 71 09934 10 2083615 base, est en quantité extrêmement faible de telle sorte qu'il est réduit en ferrite tandis que la base métallique se transforme en martensite. Lorsqu'on distribue du fer pur selon une certaine orientation 5 dans par exemple une base en acier à 18 fo de chrome et 8 fo de nickel ayant une structure austénitique stable et qu'on soumet cette base au traitement thermique, le nickel et le chrome de la base au voisinage du fer pur se diluent et constituent une zone de structure martensitique tandis que la partie éloignée du fer 10 pur peut rester sous forme d'austénite. La gamme appropriée de températures de traitement thermique et de durée de chauffage peut varier selon l'épaisseur et la composition de la base métallique et la quantité d'éléments introduits dans la base, mais fondamentalement, on peut obtenir l'effet re-15 cherché si cette température est supérieure à la température du seuil inférieur auquel la base métallique et les éléments réagissent. Par exemple, dans le cas où l'on réalise de la martensite contenant 1 fo de carbone en faisant réagir du fer pur et du carbone, 20 on conduit de préférence le traitement thermique dans la gamme de températures de 770 à 850°C. L'élévation de la température du traitement thermique favorise la diffusion des éléments dans la base, si bien que lorsqu'on élève encore la température de traitement thermique, on peut raccourcir de façon correspondante la 25 durée de chauffage. L'invention sera mieux comprise à la lecture des exemples ci-après donnés à titre purement explicatif mais nullement limitatif. Exemple 1 On forme des rainures profondes et larges d'environ 0,1 mm à 30 des intervalles d'environ 2 mm, par traçage, sur la surface d'une plaque de fer pur épaisse de 5 mm, large de 100 mm et longue de 0» 200 mm et on y distribue des fibres de carbone. Les fibres de carbone utilisées ne sont pas des fibres fines de résistance élevée mais des fibres faibles, et elles sont disposées en conti-35 nu, sans interruption sur leur longueur. On choisit la quantité de fibres de carbone de telle sorte que la martensite contenant 1 fa de carbone soit présente à 50 fo en volume. Puis, on place sur la surface de la plaque de fer pur où sont 40 formées les rainures une plaque métallique ayant la même dimension, 71 09934 ii 2083615 et après avoir scellé le pourtour par soudage au tungstène sous gaz inerte on soumet l'ensemble à un laminage à chaud. Le laminage à chaud aplatit l'ensemble de plaques à une épaisseur d'environ 5 mm» Après laminage, on chauffe l'ensemble à 800°C. pour faire 5 réagir la base de fer pur et les fibres de carboné et on les maintient à cette température pendant 30 minutes puis on les plonge dans l'eau pour réaliser le refroidissement. On soumet ensuite l'ensemble à un traitement de recuit à 200°C pour améliorer la dureté de la plaque de fer pur et de la martensite formée. 10 Ensuite, on recueille des échantillons du produit métallique composite obtenu et on les soumet à des essais pour déterminer leur résistance à la traction et leur pourcentage d'allongement. On choisit les échantillons de telle sorte qu'ils permettent la détermination de la résistance dans la direction où les grains de 15 martensite sont disposés de façon continue. La résistance à la traction est de 150 kg/mm le pourcentage d'allongement de 15 %• Ces résultats concordent bien avec les valeurs calculées obtenues à partir de la formule de détermination de la résistance moyenne à la traction d'une matière métallique composite compor-20 tant des fibres disposées de façon continue dans une direction dans le cas où on exerce une force de traction dans la direction des fibres. Exemple 2 On forme des trous de 2 mm de diamètre au milieu de l'épaisseur 25 d'une plaque de fer pur épaisse de 10 mm large de 100 mm et longue de 200 mm. On forme 20 de ces trous de façon équidistante selon la longueur de la plaque. Puis on utilise les mêmes fibres de carbone que dans l'exemple 1 qu'on place dans ces trous puis on soumet la plaque à un lami-30 nage à froid sous atmosphère d'argon pour 1'aplatir à environ 7 mm d'épaisseur. La quantité de fibres de carbone est déterminée de telle sorte qu'on obtienne 70 % en volume de martensite contenant 1 % de carbone. Puis, on empile trois plaques métalliques composites sembla-35 blés obtenues de la même façon et après en avoir scellé le pourtour par soudage au tungstène sous atmosphère inerte, on soumet l'ensemble à un laminage à chaud sous atmosphère d'argon pour réduire l'épaisseur totale à 5 mm. On chauffe le produit métallique composite obtenu à 800°C pendant 30 minutes et on le refroidit 40 dans l'eau de la même façon que dans l'exemple 1. Ensuite, on 71 09934 12 2083615 soumet 1b produit à un traitement de recuit à 200°C. La résistance à la traction et le pourcentage d'allongement dans la direction longitudinale du produit sont respectivement de 205 kg/mm2 et de 14 fo. 5 Exemple 3 On dispose des fibres de carbone en 20 rangées équidistantes sur une plaque de fer pur épaisse de 0,2 mm, large de 100 mm et longue de 200 mm. Puis, on place sur lesdites rangées de fibres de carbone une autre plaque de fer pur ayant les mêmes dimensions, 10 et on dispose sur celle-ci 20 nouvelles rangées de fibres de carbone, sur lesquelles on place une autre plaque semblable. De cette façon, on réalise un empilement de 30 couches au total (chaque couche étant constituée d'une plaque de fer pur sur laquelle sont disposées 20 rangées de fibres de carbone). Finalement, on recou-15 vre la surface des rangées supérieures de fibres de carbone d'une plaque de fer pur, et on soumet l'ensemble à un laminage à chaud sous vide pour réduire l'épaisseur totale à 2 mm. Ensuite, on soumet l'ensemble à des traitements de trempe et de recuit dans les mêmes conditions que dans les exemples précé-20 dents. On a déterminé la quantité de fibres de carbone de telle sorte que 70 % du volume de la totalité de la structure soit constitué de martensite contenant 1 fo de carbone. Le produit métallique composite ainsi obtenu a une résistance 25 à la traction de 208 kg/mm et un pourcentage d'allongement de 15 Exemple 4 On place un tissu de fibres de carbone ayant des mailles de 5 mm sur la surface d'une base de fer pur épaisse de 3 mm, large 30 de 100 mm et longue de 200 mm pour former un ensemble, et on empile de tels ensembles les uns sur les autres en 10 couches. Finalement, on recouvre la surface supérieure d'une plaque de fer pur, et on soumet la totalité de l'ensemble à un laminage à chaud sous atmosphère d'argon pour obtenir une épaisseur totale de 8 mm. 35 On a déterminé la quantité de tissu de carbone de telle sorte que 50 fo du volume de la totalité de la structure soit constitué de martensite contenant 1 fo de carbone. Ensuite, on réalise les traitements de trempe et de recuit à partir de 800°C de la même façon que dans les exemples précédents. 40 Selon les essais de traction le produit obtenu a une résistance 71 09934 u 2083615 à la traction de 120 kg/mm^ et un pourcentage d'allongement de 14 % Exemple 5 On place à la surface d'une plaque de fer de 3 mm d'épaisseur, 5 100 mm de large et 200 mm de longueur du papier de Japon et on superpose 5 groupes d'une telle combinaison, en recouvrant la surface supérieure d'une plaque de fer pur, puis on soumet la totalité de l'ensemble à un soudage sous pression avec chauffage en atmosphère d'argon pour réduire l'épaisseur totale à 7 mm» En con-10 sidérant qu'environ 50 fo du papier est constitué de carbone, on règle la quantité de papier de façon à avoir un volume de 50 fo de martensite contenant 1 fo de carbone. Après chauffage à 800°C pendant 30 minutes, on soumet l'ensemble à une trempe à l'eau et à des traitements de recuit. Le produit obtenu a une résistance à 15 la traction de 125 kg/mm et un pourcentage d'allongement de 14 fo. Exemple 6 On introduit un mélange de poudre de carbone et de fibres de fer pur. (mélangé de telle sorte qu'on obtienne 50 fo en volume de martensite ayant une teneur en carbone de 1 fo) dans un tube en 20 fer pur ayant un diamètre extérieur de 8 mm, un diamètre intérieur de 2 mm et une longueur de 200 mm, et après avoir scellé les deux extrémités par soudage au tungstène sous atmosphère inerte, on soumet ledit tube à un étirement à chaud pour réduire son diamètre extérieur à 1 mm. 25 Ensuite, on assemble en faisceaux 7 tubes métalliques composites de ce type, et on soude les faces au contact par soudage au tungstène sous atmosphère inerte, puis on soumet le faisceau à un laminage à chaud pour l'aplatir sous forme d'une plaque ayant une épaisseur totale d'environ 1 mm. Le produit métallique composite p 30 ainsi obtenu a une résistance à la traction de 151 kg/mm et un pourcentage d'allongement de 14,4 fo. Exemple 7 On forme des rainures d'environ 0,1 mm de profondeur et de largeur, par traçage, à des intervalles d'environ 2 mm selon la lon-35 gueur d'une plaque de base épaisse de 5 mm, large de 100 mm et longue de 200 mm réalisée en alliage de fer contenant 5,4 % de nickel, puis on place les fibres de carbone dans lesdites rainures. La quantité de fibres de carbone est telle qu'on obtienne 70 % en volume de martensite ayant une teneur de 1 fo en carbone. 40 Puis, on dispose à la surface de la plaque de base une plaque 71 09934 14 2083615 ayant la même composition et les mêmes dimensions, et après avoir réalisé la soudure au tungstène sous gaz inerte du pourtour, on soumet l'ensemble à un laminage à chaud. Le laminage réduit l'épaisseur de la plaque à 5 mm. Ensuitee, on chauffe la structure à 5 850°C en la maintenant à cette température pendant 30 minutes, puis on la plonge dans l'eau pour réaliser le refroidissement puis on la soumet à un traitement de recuit à 200°C. Le produit métallique composite ainsi obtenu a une résistance o à la traction d'environ 215 kg/mm et un pourcentage d'allongement 10 de 11,6 %. Comme le montrent les exemples précédents, la matière métallique composite est préparée en distribuant du carbone dans une base de fer et en les faisant réagir au traitement thermique de telle sorte qu'il existe des grains de martensite ayant une cer- 15 taine orientation, a une résistance à la traction et une dureté supérieures à celles de l'acier au carbone ordinaire ou de l'acier allié, car la martensite apporte la.résistance et la base de fer la dureté. Il est également évident qu'on n'obtient pas les effets par simple inclusion de fibres de carbone dans la base de fer; 20 ils sont essentiellement dus à la formation de grains ayant des caractéristiques différentes, c'est-à-dire des grains de martensite, par réaction entre les fibres de carbone et la base de fer. Les exemples de modes de réalisation de l'invention sont les suivants : 25 - un produit métallique composite constitué d'une base métallique et d'éléments pouvant réagir avec elle, lesdits éléments étant présents de façon continue dans une direction donnée et on les fait réagir avec la base métallique adjacente par traitement thermique à une température inférieure à leurs points de fusion de 30 façon à former les grains. - Un produit métallique composite composé d'une base de métal et d'éléments de natures diverses dont au moins un peut réagir avec la base métallique, lesdits éléments étant présents de façon continue dans une direction donnée et on les fait réagir avec le 35 métal adjacent par traitement thermique à une température inférieure à leurs points de fusion pour former plus d'un amas de grains. - Un produit métallique composite constitué d'une base métallique et d'éléments pouvant réagir avec elle, lesdits éléments étant contenus dans des rainures ménagées dans ladite base métallique 40 et ayant une certaine orientation et on les fait réagir avec la 71 09934 15 2083615 base métallique adjacente par traitement thermique en l'absence d'oxygène pour former un amas de grains. - Un produit métallique composite constitué d'une base métallique et d'éléments pouvant réagir avec elle, lesdits éléments étant 5 disposés dans des trous disposés dans ladite base métallique selon une certaine orientation et on les fait réagir avec la base métallique adjacente par traitement thermique en l'absence d'oxygène pour former un amas de grains. - Un produit métallique composite "constitué d'un stratifié de plu- 10 sieurs bases métalliques et éléments pouvant réagir avec elles, lesdits éléments étant disposés en couches entre lesdites bases métalliques et on les fait réagir avec la base métallique adjacente par traitement thermique en l'absence d'oxygène pour former un amas de grains. 15 - Un procédé de préparation de produit métallique composite consistant à placer dans une base métallique les éléments pouvant réagir avec elle selon une disposition continue dans une direction donnée puis à sceller lesdits éléments de telle sorte qu'ils ne soient pas soumis à l'effet de l'oxygène, à faire réagir ladite 20 base métallique et lesdits éléments par traitement thermique à une température inférieure à leurs points de fusion. - Un procédé de préparation d'un produit métallique composite consistant à placer dans une base métallique des éléments de plusieurs natures dont l'un au moins peut réagir avec ladite base 25 métallique, selon une disposition continue dans une direction donnée, puis après avoir scellé lesdits éléments de telle sorte qu'ils.ne soient pas soumis à l'influence de l'oxygène, on fait réagir ladite base métallique et lesdits éléments par traitement thermique à une température inférieure à leur point de fusion. 30 - Un procédé de préparation d'un produit métallique composite caractérisé en ce qu'on place dans des rainures ménagées dans une base métallique selon une certaine orientation les éléments pouvant réagir avec ladite base métallique et qu'après avoir scellé lesdits éléments pour qu'ils ne soient plus'soumis à l'influence 35 de l'oxygène, on fait réagir ladite base métallique et lesdits éléments par traitement thermique à une température inférieure à leur point de fusion. - Un procédé de préparation d'un produit métallique composite caractérisé en ce qu'il consiste à placer dans des trous situés 40 dans une base métallique selon une certaine orientation les élé 71 09934 16 2083615 ments pouvant réagir avec ladite base métallique puis après avoir scellé lesdits trous pour maintenir les éléments hors de l'influence de l'oxygène, à faire réagir ladite base métallique et lesdits éléments par traitement thermique à une température inféri-5 eure à leur point de fusion. - Un procédé de préparation d'un produit métallique composite consistant à placer sur la surface d'une base métallique les éléments pouvant réagir avec elle, selon une disposition continue dans une direction donnée, à superposer lesdites bases métalliques 10 et lesdits éléments en plusieurs couches alternées, puis après avoir scellé lesdits éléments pour les isoler de l'influence de l'oxygène, à faire réagir lesdits éléments avec la base métallique par traitement thermique à une température inférieure à leur point de fusion. 15 Bien que dans la description ci-dessus il soit présenté des produits métalliques composites à base de fer dans lesquels on utilise du carbone pour améliorer ou modifier les caractéristiques du métal de base de fer, la Demanderesse a trouvé qu'on peut utiliser des éléments ayant une solubilité solide mutuelle avec le 20 métal à base- de fer pouvant réaliser une transformation t a lorsqu'on soumet le métal à base de fer à un refroidissement. On peut citer comme tels éléments le tungstène, le chrome, le silicium, le vanadium, le molybdène, le titane, le béryllium, le cuivre, le phosphore, le soufre, le nickel, et leurs combinaisons. 25 Parmi les éléments ci-dessus, on peut utiliser le phosphore et le soufre pour améliorer l'usinabilité du métal à base de fer, et on peut utiliser le tungstène, le chrome, le silicium, le vanadium, le molybdène, le niobium et le titane pour améliorer les caractéristiques mécaniques du métal à base de fer. 30 Par exemple, on garnit plusieurs tubes de fer à 5 % de nickel de poudre de tungstène on les réunit en faisceau et on les tord pour en former un ensemble, on les soumet, à un traitement thermique dans des conditions telles que les atomes de tungstène diffusent dans le.métal à base de fer. On peut également utiliser à la 35 place de la poudre de tungstène des fils minces ou des fibres de tungstène molybdène, qu'on utilise couramment pour les matières composites classiques. 71 09934 « 2083615 REVENDICATIONS 1 - Produit métallique composite à base de fer caractérisé en ce qu'il est constitué d'un métal à base de fer contenant des grains fins réalisés par réaction entre les atomes métalliques du 5 métal à base de fer et un élément pouvant réagir avec lui qui sont présents sous une structure réalisée par transformation, ladite structure étant orientée dans une région particulière dudit produit selon une direction souhaitée. 2 - Produit métallique composite à base de fer caractérisé en 10 ce qu'il contient des grains fins réalisés par réaction entre les atomes métalliques d'un métal à base de fer et un élément pouvant réagir avec lui, dans lequel une structure contenant lesdits grains fins est disposée dans la direction souhaitée du produit. 3 - Produit métallique composite à base de fer selon la reven-15 dication 2, caractérisé en ce que ladite structure est une structure martensitique contenant des grains fins de carbures des atomes métalliques. 4 - Produit métallique composite à base de fer selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite structure est constituée 20 de plusieurs bandes qui sont disposées dans le métal à base de fer selon la direction de laminage du produit. 5 - Produit métallique composite à base de fer caractérisé en ce qu'il est constitué d'un métal à base de fer comportant plusieurs structures en bandes contenant des grains fins réalisés 25 par réaction entre les atomes métalliques du métal à base de fer et un élément pouvant réagir avec lui, lesdites structures étant présentes en plusieurs couches séparées les unes des autres selon l'épaisseur et étant disposées dans la direction de laminage du produit. 30 6 - Produit métallique composite à base de fer selon la revendication 5, caractérisé en. ce que lesdites structures sont une structure martensitique formée par transformation et que lesdits grains sont des carbures desdits atomes métalliques. 7 - Procédé de préparation d'un produit métallique composite à 35 base de fer caractérisé en ce qu'il consiste à préparer au moins une plaque de métal à base de fer formée de telle sorte qu'on puisse y incorporer une matière réalisée en un élément pouvant réagir avec les atomes métalliques du métal à base de fer; en ce qu'on isole complètement ladite matière d'une atmosphère oxydante, 40 de telle sorte que ladite matière soit dissimulée dans la plaque; 71 09934 18 2083615 et en ce qu'on soumet ladite plaque à un traitement thermique pour permettre la réaction entre les atomes métalliques et lesdits éléments et former un amas de grains du composé. 8 - Procédé de préparation d'un produit métallique composite 5 à base de fer selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite plaque comporte plusieurs rainures fines sur une de ses surfaces dans lesquelles on place des fibres de ladite matière et en ce qu'on place une autre plaque sur ladite surface de ladite plaque puis qu'on isole ladite matière d'une atmosphère oxydante. 10 9 - Procédé de préparation d'un produit métallique composite à base de fer selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on réalise ladite fibre en matière contenant du carbone.