Brevet FR2199003A1 — publié le 19740405

Les matériaux modernes pour outillage à base de carbure sont composés d'une phase carbure dure pulvérisée mécaniquement, qui est dispersée dans une matrice (liant) constituée par un métal du groupe du fer, habituellement du cobalt ou du nickel. La phase liante contribue à la ténacité du matériau composite et aide également pour réaliser le filtrage des particules de carbure. Le fait que les phasliantes à base de métal du groupe du fer perdent leur résistance à des températures relativement basses risque de faire de l'usure thermique le mécanisme d'usure dominant aux grandes vitesses de coupe. Les basses températures de fusion de ces phases liantes constituent également un obstacle à leur utilisation en qualité de composites résistant à l'abrasion aux températures supérieures à 800 ou 1 0000C. Les carbures coulés sans liant, tels que les mélanges eutectiques W2C + WC ont joué un rôle important dans le développement initial des outils et des filières à base de carbure mais ces matériaux ont été supplantés par des carbures à liant cobalt, moins fragiles, qui sont fabriqués par des techniques de la métallurgie des poudres. En dépit des avantages de la fabrication par coulée ou moulage, parmi lesquels on peut citer la possibilité d'adaptation à des procédés de fabrication peu couteux, et les investissements modérés nécessités par ce procédé, il n'a pas été possible de développer des matériaux d'outillage moulables ayant des performances équivalentes à celles des carbures liés par des métaux du groupe du fer. Les matériaux composites à base de carbure suivant l'invention possèdent une excellente résistance aux chocs thermiques et aux chocs mécaniques, comparativement aux outils classiques à base de carbure lié par le cobalt. Ce résultat est du à la formation d'une micro-structure lamellaire à grain fin qui comprend une phase m.ono-carbure dure et une phase tenace en métal réfractaire. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, le matériau composite à base de carbure suivant l'invention, comprend un alliage de base, formé d'un métal du groupe ICa (Ti, Zr ou Ef) de tungstène et ae carbone et présentant une micro-structure lamellaire à grain fin qui est dérivée d'une composition eutectique pseudobinaire ou quasi eutectique. La microstructure lamellaire comprend une phase monocarbure qui constitue le matériau coupant et une phase métallique, qui est riche en tungstène et donne au composite une grande ténacité. La phase monocarbure contient des quantités importantes de tungstène et du métal du groupe IVa. Dans une forme préférée de réalisation (composition hypereutectique) du composite de carbure suivant l'invention, les grains de carbure primaire sont dispersés dans toute la masse de la microstructure lamellaire. La présence de grains dispersés de carbure primaire améliore considérablement les propriétés de coupe du matériau composite ou simplement com- posite " lorsque ce dernier est utilisé comme outil d'usinage. La formation des alliages de carbure suivant l'inventlOn est rendue possible par l'existence d'un eutectique pseudobinaire (voir tableau I) dans les systèmes Ti-W-C, Zr-W-C et Ef-W-C, La solidification du liquide eutectique donne naissance à une phase métallique réfractaire et à une phase monocarbure qui sont en équilibre dans les deux phases à 1' état solide. La coexistence de la phase métallique et de la phase monocarbure dans la microstructure solide est nécessaire pour le principe de base de l'outil en carbure à liant métallique suivant l'invention.Les réactions de la composition eutectique ou quasi-eutectique constituent les moyens grâce auxquels on peut obtenir par fusion et coulée la microstructure désirée, qui comprend un mélange lamellaire à grain extrêmement fin composé d'une phase métal et d'unhase monocarbure Le tableau I montre les compositions eutectiques exactes et les compositions des phases des constituants coexistants de chacun des trois eutectiques respectifs dans les systèmes Ti-W-C, Zr-W-C et Hf-W-C. Tableau I Caractéristiques des équilibres eutectiques pseudo-binaires dans les systèmes Ti-W-C, Zr-W-C, et Hf-W-C Système Température Compositions d'alliage de en % d'atomes l'eutectique liquide eutectique Solution Métal-Solide Solution Monocarbure (approximative) Solide (approximative) Ti-W-C 2700 C Ti(21)-W(57)-C(22)x Ti(8)-W(92)-C( Ti(28)-W(33)-C(39) Zr-W-C 2850 C Zr(25)-W(55)-C(20)x Zr(3)-W(97)-C( Zr(44)-W(16)-C(40) Hf-W-C 2980 C Hf(21)-W(61)-C(18)x Hf(4)-W(96)-C( Hf(40)-W(20)-C(40) x Concentrations en carbone # 1 (en %/d'atomes), Concentrations en métal # 2 (en % d'atomes). Même si elles s'écartent relativement nettement de la composition eutectique, les compositions d'alliages issues des systèmes Ti-W-C se solidifient cependant de façon presque isothermique et produisent par conséquent des microstructures acceptables qui ressemblent de très près à celle des vrais eutectiques. On dispose donc dans ce système d'alliages d'une latitude considérable pour faire varier les propriétés des composites en modifiant la composition globale des alliages sans perdre 1' aptitude à la coulée, ni changer la morphologie de base de la structure coulée issue de la réaction eutectique ou quasi-eutectique pseudobinaire. On ne dispose que d'une liberté considérablement moindre pour la modification des compositions lorsqu'il s'agit des systèmes d'alliage Zr-W-C et nf-W-C et, dans ces deux derniers systèmes d'alliages, on a constaté que la solidification se produit sur un intervalle de température relativement large lorsque les compositions s'écartent de l'eutectique pseudobinaire de plus d'environ 10 % (en % d'atomes) en direction du zirconium ou de l'hafnium. Il en résulte que, si ces deux derniers systèmes contiennent une très grande quantité de zirconium ou d'hafnium, la microstructure de ces systèmes possèdera un grain plus grossier et que les composites seront moins bien appropriés pour les applications aux outils de coupe. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une microphotographie d'un exemple type de système de composition comprenant un métal du groupe IVa (du titane dans le cas considéré), du tungstène et du carbone, qui contient (Ti(21)-W(57)-C(22), en atomes pour cent ou % d'atomes) la photographie étant prise au grossissement 1000 X. - la Fig. 2 est une microphotographie au grossissement 500 X d'un autre système : métal du groupe IVa - tungstène - carbone, possédant une composition légèrement différente, plus précisément Ti(23)-W(52)-C(25), (en atomes pour cent) dans lequel des grains de carbure primaire sont dispersés dans toute la masse de la microstructure lamellaire; - la Fig. 3 est un graphique présentant des exemples types de courbes d'usure comparatives obtenues en tournant de l'acier inoxydable d' un même type (347) à l'aide d'outils en alliages coulés préparés conformément à l'invention, et avec des outils en carbure du commerce, de types C-2 et C-50 de la meilleure qualité; - la Fig. 4 est un diagramme de composition ternaire qui montre les régions de composition désirées pour les alliages Ti-W-C suivant 1' invention; et - la Fig. 5 est un diagramme de composition ternaire montrant les zones de composition désirées pour les alliages suivant l'invention à base Zr-W-C et Hf-W-C. Pour préparer les composites de carbure suivant l'invention, on procède de préférence en fondant et en coulant les alliages de base pour produire la microstructure lamellaire à grain fin composés de la phase monocarbure et de la phase métal réfractaire, microstructure qui est obtenue par solidification d'un liquide d'une composition eutectique ou quasi-eutectique. La Fig. 1 représente à titre illustratif un exemple type de microstructure lamellaire à grain fin suivant l'invention. Sur cette Fig., le métal apparait en sombre et le carbure en clair. Bien qu 'elle montre un système titane-tungstène-carbure, la microphotographie de cette Fig; est typique de la microstructure lamellaire des trois systèmes d'alliages, ctest-à-dire Ti-W-C, Hf-W-C et Zr-W-C suivant l'invention. Pour les applications aux outils de coupe en carbure, on a constaté qu' il était souhaitable que les grains du carbure primaire soient dispersés dans toute la masse de la microstructure lamellaire, comme on l'a représenté sur la Fig. 2. Les microphotographies des systèmes à base d'hafnium et de zirconium montrent que l'on obtient des micro-structures analogues à celles des Fig. 1 et 2. La présence des grains de carbure primaires dans la structure lamellaire améliore considérablement l'utilisation du composite de carbure pour l'usinage par enlèvement de copeaux sur machines-outils. Les diagrammes ternaires des Fig. 4 et 5 illustrent des compositions d'alliages de base qui sont appropriées pour produire les composites de carbure suivant l'invention. La Fig. 4 qui est représentative d'un alliage à base de titane-tungstène-carbone, on peut voir que les compositions préférées tombent dans la région hachurée intérieure E, F, G, H. La région plus large A, B, C, D comprend des compositions de composites qui sont généralement moins bien appropriées mais qui sont acceptables pour certaines applications. De même, la région hachurée intérieure E, F, G, H de la Fig. 5 indique les compositions les plus souhaitables des systèmes à base d'hafnium ou de zirconium. La région A, B, C, D plus large comprend des composites généralement moins bien appropriés mais qui sont encore utilisables.Les microstructures lamellaires des régions préférées E, F, G, H des Fig. 4 et 5 comprennent des grains de carbure primaire dispersés dans toute la masse de la microstructure. Ces grains de carbure primaire améliorent les caractéristiques de coupe des composites lorsque ces derniers sont utilisés sur des machinesoutils. Par contre, une trop grande proportion de grains de carbure primaire favorise l'éclatement de l'outil. Les compositions qui tombent dans les régions larges A, B, C, D, et qui se trouvent sur le graphique au-dessus des régions préférées E, F, G, H présentent une certaine tendance à l'éclatement. Cette tendance est tolérable pour certaines applications aux machines-outils et elle ne constitue aucun obstacle pour d'autres applications qui exigent une haute dureté et une haute résistance à l'abrasion. Dans les zones comprises au-dessous des régions préférées E, F, G, H des Fig. 4 et 5, mais qui sont encore contenues dans les régions A, B, C, D, on constate une tendance à la formation de grains de métal primaire dans la microstructure lamellaire.La présence de métal primaire diminue la valeur des composites de carbure dans leur utilisation en qualité d'outils de coupe. A la droite des régions préférées E, F, G, H, des Fig. 4 et 5, mais dans les limites des régions larges A, B, C, D, on observe une tendance à la formation de grains de sub-carbures dans la microstructure lamellaire. Les sub-carbures sont moins durs que les monocarbures et par conséquent moins bien appropriés pour les applications à l'usinage. Les régions hachurées intérieures E, F, G, H des Fig. 4 et 5 contiennent les grains de carbure primaire dans les quantités souhaitables pour la plupart des applications aux machines-outils. On a déjà utilisé des procedés de fusion et de coulée, de pulvérisation à l'arc de plasma, ainsi que des procédés de la métallurgie des poudres pour la préparation de composites de métaux et de monocarbures ayant pour base les systèmes d'alliages Ti-W-C, Zr-W-C et Hf-W-C suivant l'invention. La fusion suivie de coulée dans des moules refroidis permet de produire des composites possédant d'excellentes propriétés mécaniques et d'excellentes performances pour les outils de coupe. L' expérience montre que la fusion en coquille. technique qui utilise soit une électrode non consommable (tungstène), soit une électrode consommable, constitue le procédé le plus efficace et le plus fiable pour obtenir les masses liquides que l'on coule ensuite.La fusion des charges dans des creusets en graphite chauffés par résistance ou par induc tion 'est révélée appropriée pour les alliages de base Ti-W-C, bien qu'il soiValors nécessaire de prendre soin d'éviter une absorption de carbone excessive lorsque les alliages sont exposés pendant des périodes prolongées à des températures hypereutectiques. La fusion continue de masses compactes pré-frittées dans le champ d'un concentrateur de courants de Foucault, ou encore le chauffage par résistance et la fusion de charges d'alliage dans une installation où le creuset est formé par une partie solidifiée de l'alliage à fondre semblent constituer des techniques prometteuses. La coulée centrifuge de l'alliage liquide est préférable aux techniques de coulée utilisant des moules fixes, parce que la coulée centri fuge atténue les problèmes que posent la formation de tubes frittés, et gracie aux grandes vitesses de coulée, cette technique permet de couler des pièces de forme complexe. On peut citer comme autres utilisations des alliages suivant l'invention des revêtements durs pour socs de charrues, lames de boutoirs, paliers et pour noyaux pénétrants pour projectiles destinés au percement des blindages. L'application de revêtements durs sur des objets de forme variée par fusion et par pulvérisation au plasma des alliages pulvérisés suivant l'invention s'est révélée possible. La technique de pulvérisation à l'arc de plasma est en outre prometteuse en ce qui concerne la préparation de poudres d'alliages refroidies extrêmement rapidement et qui sont par conséquent à grain très fin, ces poudres pouvant être ensuite agglomérées en objets de toute forme voulue par les techniques de la métallurgie des poudres.Quel que soit le mode de fabrication appliqué, il est important que la phase liquide eutectique ou presque eutectique soit refroidie rapidement, pour assurer la formation de la microstructure lamellaire à grains fins suivant l'invention. On peut également préparer des pièces compactes à partir d'une matière pulvérisée en comprimant à chaud ou encore en comprimant à froid puis en frittant, de préférence avec addition d'adjuvants de frittage. Les poudres peuvent comprendre les carbures et métaux voulus mélangés dans les proportions désirées. Les poudres sont de préférence pré-alliées, les alliages étant préparés par broyage d'alliages des carbures et métaux voulus fondus et refroidis très rapidement. On peut utiliser comme adjuvants de frittage des métaux du groupe du fer ou leurs alliages ainsi que les alliages contenant du manganèse ou du cuivre. Parmi ces métaux ou alliages, le nickel et les alliages fer-nickel semblent donner les meilleures propriétés de ténacité et de résistance aux chocs mais, lorsqu'elles sont utilisées en qualitéd'outils de coupe, les matières frittées sont inférieures aux alliages coulés. On décrira maintenant la formation d'un alliage à base d'un métal du groupe IVa (Ti, Zr- et Rif), de W et de C. Les alliages ternaires issus de ces trois systèmes de base suivant l'invention peuvent être considérablement modifiés en alliant des additions d'autres métaux. La production d'un alliage entraîne dans certains cas une amélioration considérable des performances de coupe. Les études des effets exercés par les modifications des compositions des alliages sur les performances des matériaux utilisés comme outils de coupe pour le tournage de pièces en acier inoxydable 347 peuvent être résumés comme suit (1) Les outils à base de Ti-W-C possèdent les meilleures performances de coupe, exprimées en endurance de l'outil. La composition optimale de ce système de base est exactement ou approximativement la composition Ti-W-C (23-52-25 atomes pour cent) qui est légèrement hypereutectique.Les alliages hypoeutectiques situés sur le côté tungstène de l'eutectique pseudobinaire présentent des vitesses d'usure légèrement supérieures à celles de la composition optimale mais ils possèdent égale ment une stabilité d'arête et une résistance à la fissuration légère- ment supérieure. Les alliages situés sur le côté titane de l'eutectique possèdent de bonnes caractéristiques de résistance à l'usure mais tendant à souder les copeaux aux grandes vitesses de coupe; les alliages comportant plus de 28 atomes de carbone pour cent présentent une tendance à l'éclatement des arêtes; les alliages comprenant moins de 22 atomes de carbone pour cent sont hypoeutectiques, ils contiennent une phase métal primaire et'sont sujets à une forte usure. (2) Le tungstène peut être partiellement remplacé par le molybdène (par exemple, jusqu'à 20 atomes pour cent du système d'alliage de base) sans diminution des performances. On peut également remplacer de petites quantités de tungstène par du chrome (jusqu'à 10 atomes pour cent du système d'alliage de base) mais l'incorporation d'une plus grande quantité de chrome se traduit par une fragilisation des composites. (3) Les métaux du groupe IVa (Ti, Hf et Zr) peuvent être interchangés les uns pour les autres dans n'importe quel rapport dans leurs systèmes d'alliages de base respectifs. En incorporant une petite quantité (1 à 5 atomes pour cent) de Zr ou Hf dans le système Ti-W-C, on augmente l'endurance de l'outil comparativement aux alliages de base non substitués mais en augmentant la concentration de Hf ou de Zr, on observe une diminution progressive des performances de coupe, qui sont ramenées au niveau observé pour les alliages ternaires Zr-W-C et Hf-W-C. D'une façon générale, le Ti du système d'alliage de base Ti-W-C ne doit pas être remplacé par de Hf ou Zr en une quantité supérieure à 20 atomes pour cent de Ti. Plus particulièrement, le métal ou les métaux du groupe IVa, c'est-à-dire Hf ou Zr, ne représentent pas plus de 5 atomes pour cent du système d'alliage de base Ti-W-C. (4) L'incorporation de métaux du groupe Va, tel que le vanadium, en remplacement du tungstène sous une quantité pouvant atteindre 10 atomes pour cent du système d'alliage de base réduit la sensibilité à la fissuration mais abaisse de façon perceptible les performances des outils et la solidité de leurs arêtes. Une addition de plus de 5 atomes pour cent de métaux du groupe Va tel que le niobium ou le tantale augmentent la tendance à l'éclatement des arêtes, bien que les caractéristiques de formation de cratère et de soudure des copeaux soient au con traire améliorées par ces additions. -Au total, il n'est pas recommandé d'incorporer des métaux du groupe Va en quantités de plus de 5 atomes pour cent (de préférence de plus de 2 atomes pour cent). (5) On n'observe aucun changement significatif des performances de coupe en remplaçant le tungstène par le rhénium dans une proportion pouvant atteindre jusqu'à 10 atomes pour cent. I1 semble acceptable de remplacer le tungstène par le rhénium dans une proportion pouvant atteindre 20 atomes pour cent. (6) De petites additions de métaux du groupe du fer (Co, Ni, Fe) ainsi que de manganèse ou de cuivre et de métaux de la classe des terres rares en quantité de moins de 3 atomes pour cent dans du composite de carbure suivant l'invention se sont révélés à peu près sans influence. (7) Les alliages de base eutectiques ou légèrement hypereutectiques Zr-W-C ou Hf-W-C sont plus tenaces que les alliages Ti-W-C, mais on a constaté qu'ils présentaient une vitesse d'usure plus élevée dans les applications aux outils de coupe. Les systèmes d'alliage de base suivant l'invention comprenant une addition de métaux d'alliage d'amélioration des performances des outils de coupe comprennent, normalement au moins 90 atomes pour cent du composite carbure. D'une façon générale, le pourcentage atomique des inertes est maintenu moins de 3 à 5 atomes pour cent du composite carbure. La phase métal réfractaire de la microstructure lamellaire suivant l'invention possède normalement un point de fusion d'environ 27000C, ce qui constitue une nette amélioration comparativement à la température de fusion de 14000C des outils de coupe classique au cobalt. La vitesse de refroidissement de l'alliage suivant l'invention au cours de sa fabrication détermine la grosseur du grain. Le refroidissement s'effectue avantageusement à une vitesse d'au moins 200C par seconde pour obtenir un grain généralement fin. Le refroidissement aux vitesses inférieures donne un produit qui présente un grain plus fin. Le refroidissement s'effectue de préférence à une vitesse de plus de 300C par seconde.Les résultats des essais préliminaires indiquent des niveaux de résistance à la rupture transversale de l'ordre de 150 kg/mm2 pouvant atteindre plus de 245 kg/mm2, pour la structure eutectique coulée Ti W-C, suivant les conditions de fabrication. Les essais ont été exécutés en majorité pour l'étude des performances des alliages en qualité d'outils de coupe dans le tournage droit, de barreaux d'essais cylindriques sur un tour Le blonde d'essais d'usinage. Pour ces essais, les alliages aux carbures étaient soit transformés en pastilles ou mises destinées à être serrées dans des porteoutils normaux, soit en pastilles de forme plus ou moins irrégulière qui étaient brasées sur des porte-outils en acier, puis rectifiés sur une rectifieuse à diamant'K.O. Lee" pour prendre la géométrie voulue. Le métal des barreaux d'essais était un acier inoxydable 347 recuit présenté sous la forme de barreaux cylindriques de 76,2 mm de diamètre et 450 mm de iongueur.On enlevait la couche superficielle des barreaux, jusqu'à une profondeur de 1,27 mm avant de procéder à l'essai des alliages expérimentaux; dans l'essai normal, l'acier était usiné à une vitesse tangentielle de 130 mètres à la minute (m/mn) avec une profondeur de coupe de 1,27 mm et une vitesse d'avance de 0,254 mm par tour. La géo métrie de l'outil pour l'essai standard était la suivante : obliquité d'arête : 0 ; pente effective de coupe 5 ; angle de dépouille latérale 5 ; angle de dépouille de la pointe 50; dégagement 250. On a évalué un certain nombre d'outils de coupe qu'on trouve dans le commerce, de la technique antérieure, dans les conditions d'essais d'usinabilité qui ont été décrites plus haut. En supplément des exemples ci-dessous, on donne également ci-après une liste choisie d'essais supplémentaires au tableau II. La Fig. 3 représente graphiquement des courbes d'usure comparative obtenues en le tournage de l'acier inoxydable type 347 avec les outils en alliage coulé préparés conformément à l'invention et avec des carbures normaux des types top grade C-2 et C-50. On peut voir que les outils en alliage coulé suivant l'invention possèdent une résistance à 1' usure équivalente à celle des outils C-50 de la meilleure qualité de résistance à l'usure. En outre, on a constaté que les outils suivant l'invention possèdent une tenacité équivalente à celle des outils C-2. Les outils coulés suivant l'invention combinent donc les meilleures qualités des outils, les deux possédant une bonne ténacité et des outils C-50 qui possèdent une bonne résistance à l'usure. Exemple 1 On prépare un bouton d'un alliage Ti-W-C (19-58-23 en E d'atomes) par fusion à l'arc dans un four à arc à électrodes non consommables, sous atmosphère d'hélium à une pression de 0,5 atm; on laisse le bain fondu se solidifier sur l'rame de cuivre refroidie à l'eau. L'examen métallographique de l'alliage montre que cet alliage comporte de très petites quantités de grains de monocarbure primaire dans une matrice lamellaire eutectique. La largeur moyenne des lamelles de la structure eutectique est d'environ 1 micron. La dureté est RA = 86. L'outil est brasé sur un porte-outils en acier doux, amené à la forme géométrique normale de l'outil par meulage, puis essayé par tournage d'acier inoxydable de 347 dans les conditions normales décrites plus haut.La longévité de l'outil, considérée comme le temps nécessaire pour obtenir une usure de 0,4 mm sur les flancs était de 45 minutes, l'outil présente une usure locale (cratère) de 0,7 mm à l'extrémité de la face de coupe-. Exemple 2 On prépare un alliage Ti-Zr-W-C (20,5 - 2,5 - 52 - 25 en % d'atomes) (alliage standard R1 de la Fig. 3) de la même façon que pour l'essai décrit à l'exemple 1. Le composite possède une dureté R A = 87, et l'examen métallographique montre qu'il est composé de petites quantités de monocarbure primaire dans une matrice eutectique (à peu près identique à la microstructure représentée par la microphotographie de la Fig. 2). La largeur moyenne des lamelles de l'eutectique est d'environ 0,4 microns. La matrice hétérogène de la microphotographie de la Fig. 2 est constituée par un eutectique métal plus carbure et les ilots blancs ou clairs représentent le carbure primaire. On obtient une vitesse d'usure uniforme de 1,72 mm par minute dans un essai de tournage de 40 minutes exécuté sur de l'acier inoxydable 347, dans les conditions standard mentionnées plus haut, ce qui donne, par extrapolation, une longévité d' outils de 190 minutes (usure de 0,4 mm sur la face de dépouille). La formation de cratères sur l'outil après 40 minutes de coupe est négligeable. Exemple 3 On prépare un alliage coulé à l'arc Hf-W-C (27-51-22 en % d'atomes) contenant une petite quantité de grains de carbure primaire en supplément de la microstructure lamellaire eutectique. L'endurance de l'outil, mesuré par l'essai standard de tournage d'un acier inoxydable 347 est de 15 minutes, l'outil présentant une formation de cratère négligeable ou une usure d'arête négligeable à la fin de l'essai. Exemple 4 On essaie l'alliage décrit sous l'exemple 2 et un autre alliage coulé à l'arc Ti-Hf-W -C (20,5 - 2,5 - 52-25 en % d'atomes) pour la mesure de la stabilité des arêtes, en accroissant progressivement les avances tout en maintenant une vitesse tangentielle à 1200 mètres/minutes et une profondeur de coupe de 1,27 mm. Les deux outils donnent des résultats fiables jusqu'à des vitesses d'avance atteignant 1,27 mm par tour. Aux avances encore plus grandes, les arêtes de l'outil présentent des signes d'éclatement. Exemple 5 On mesure le comportement des métaux pour outils coulés en carbure aux grandes profondeurs de coupe dans une autre série d'essais, et en utilisant les mêmes alliages que ceux énumérés à l'exemple 4 avec une vitesse de coupe d'environ 130 m/mn. Pour ces expériences, on maintient la profondeur de coupe à une valeur constante de 6,35 mm tandis que 1' on fait croitre progressivement l'avance, en commençant à 0,127 mm par tour. On n'observe aucune rupture à des avances atteignant 0,76 mm par tour, l'expérience devant être interrompue à cette valeur de l'avance parce que le tour manque de puissance. Exemple 6 On broye un alliage coule à l'arc Ti-W-C (19-58-23 en % d'atomes) en grains de moins de 50 microns et l'on mélange intimement avec 3 % en poids de poudre de nickel. On comprime ce mélange à froid à une pression de 5,6 kg/mm2 dans des moules en acier puis on fritte pendant 1 heure à 15000C sous vide. L'examen métallographique montre que l'on a obtenu une structure dense composée de grains de monocarbure arrondis noyés dans une matrice métallique. L'endurance de l'outil à l'essai de tournage standard exécuté sur un acier inoxydable 347 est de 15 minutes. L'outil présente une usure en cratère plus forte que celle de l'alliage coulé possédant la même composition. Exemple 7 On fabrique un outil composite en revêtant une arête d'une pastille ou mise en acier d'outillage M-2 d'une plaquette de 2,03 mm de largeur, 5,08 mm de longueur et 1,27 mm d'épaisseur, faite de l'alliage standard R1 coulé, c'est-à-dire Ti-Zr-W-C (20,5 - 2,5 - 52 - 25 en % d'atomes). Cette plaquette de carbure est fixee à l'outil en acier par brasage. Les performances de l'outil composite,meSuréeE dans les conditions d'essais standard par tournage d'un acier inoxydable 347, se révèlent les mêmes que celle des outils monoblocs en carbure; toutefois, en raison de la plus faible conductibilité thermique de la base d'outil en acier, comparativement à celle des alliages carbures coulés, on observe des températures plus élevées sur la pointe et, par conséquent des vitesses d'usure plus élevées sur l'outil composite lorsqu'on augmente la charge totale de l'outil, soit en augmentant la profondeur de coupe, soit en augmentant 1 'avance. TABLEAU II Résultats d'essai obtenus avec des pièce moulées en alliages Ti(Zr, Hf)-W-C et avec des outils au carbure du commerce C-2 et C-50 de qualité supérieure en tournent de l'acier inoxydable de tvpe 347 Composition d'alliage W T ,z T Remarques en % d'atomes B B @ L Ti(26)-W(51)-C(23) 1,25 3 0,035 65 Legère tendante au soudage Ti(21)-W(56)-C(23) 1 . 0,06 65 Ti(20)-W(55)-C(25) O ., 3 0,03 110 Ti(23)-W(52)-C(25) r3,75 5 0,04 75 Ti(26)-W(49)-C(25) 1 6 0,022 160 Ti(25)-W(48)-C(27) 1 5 0,015 160 Légère tendance à l'écla tement Ti(22)-W(51)-C-(27) 1 4 0,025 110 Ti(23,5)-Zr(2,5)-W (49)-C(25) 1 5 0,017 160 Ti(17,5)-Zr(2,5)-W( 55)-C(25) 1 4 0,04 75 Ti(20,5)-Zr(2,5)-W (52)-ct25) 1 8 0,017 190 Alliage R1 Ti(20,5)-Hf(2,5)-W( 52)-C(25) 1,25 8 0,02 130 Alliage R2 Ti (23)-Ta(2,5)-W (51,5)-C(23) 1,75 5 0,047 65 Légère tendance à l'écla tement Hf(22)-W(60)-C(18) 1,5 5 0,11 25 Hf(25)-W(55)-C(20) 1 4 0,06 50 Hf(25)-W(48)-C(27) 1 4 0,06 50 Zr(25)-W(55)-C(20) 1,75 4 0,17 20 --------- Zr(28)-W(47)-C(28) 1,5 5 0,075 40 ----------------- Alliages du commerce Carboloy 370 (Type C-50) 0,75 3 0,02 160 - -------- Carboloy 883 (Type C-2) - - 0,27 10 ---------- Légende WB - usure par rupture, en 1/10 mm TB - temps d'usure par rupture, en minutes WU - Taux d'usure uniforme, en 1/10 mm minute TL - Durée de vie, par extrapolation, en minutessous une usure de 0,4 mm Ces chiffres sont valables pour des charges données d'acier inoxy dables. Les résultats varieraient d'une charge à l'autre pour des aciers de même composition, mais les proportions demeuraient analogues. REVEND ICAT IONS 1. Outil de coupe comprenant un matériau composite carbure-métal issu d'une composition d'alliage de base comprenant (a) un métal du groupe IVa, choisi dans le groupe comportant le titane, le zirconium et l'hafnium, (b) du tungstène et (c) du carbone, la composition de l'alliage de base Ti-W -C, choisie dans la région A, B, C, D de la Fig. 4 lorsque le métal du groupe IVa est le titane, et la composition des alliages de base Hf-W et Zr -C étant choisie dans la région A, B, C, D de la Fig. 5 lorsque le métal du groupe IVa est l'hafnium ou le zirconium, ce matériau composite possédant une microstructure lamellaire à grain fin issue d'une composition eutectique pseudobinaire ou presque pseudobinaire, cette microstructure lamellaire comprenant une phase monocarbure et une phase métal, la phase métal étant riche en tungstène et donnant de la ténacité au matériau composite tandis que la phase monocarbure contient des quantités notables de tungstène et du métal du groupe IVa, ce matériau composite étant mis en forme de manière à présenter une arête de coupe et étant exempt d'un métal liant rajouté. 2. Outil de coupe suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de l'alliage de base du matériau composite est choisie dans la région EFGH de la Fig. 4. 3. Outil de coupe suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de l'alliage de base du matériau composite est choisie dans la région EFGH de la Fig. 5. 4. Outil de coupe suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des grains de carbure primaire dispersés dans toute la masse de la microstructure lamellaire du matériau composite. 5. Outil de coupe suivant la revendication 1,caractérisé en ce que le tungstène est remplacé en partiqpar un élément du groupe comprenant le rhénium, le molybdène et les combinaisons de ces deux métaux, cet élément représentant jusqu'à 20% de la composition d'alliage de base, en % d'atomes ou en proportions atomiques. 6. Outil de coupe suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on remplace par un substituant d'alliage constitué par au moins un autre métal du groupe IVa choisi parmi le zirconium, le titane et l'hafnium une partie de la composition de l'alliage de base, ce substituant d'alliage représentant jusqu'a environ 20% de la composition d'alliage de base en % d'atomes. 7. Outil de coupe suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le substituant d'alliage représente jusqu'à environ 5% de chaque composition d'alliage de base en % d'atomes 8. Outil de coupesuivant la revendicationl , caractérisé en ce qu'on remplace par un substituant d'alliage choisi dans le groupe comprenant le vanadium, le nobium, le tantale ou une combinaison de ces métaux, une partie de la teneur métallique de la composition de l'alliage de base, cette matière d'alliage pouvant représenter jusqu'à 5% de la composition d'alliage de base en * d'atomes. 9. Outil de coupe suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la composition d'alliage de base, c'est-àPe métal du groupe IVa-tungstène-carbone et à laquelle peuvent éventuellement être ajoutés les substituants d'alliage, représente au moins 90% en % d'atomes du composite de carbure, le reste de ce composite étant constitué par des ingrédients inertes. 10. Outil de coupe suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'on remplace par un substituant d'alliage constitué par au moins un autre métal du groupe IVa choisi parmi le zirconium, le titane et l'hafnium une partie de la composition de l'alliage de base, ce substituant d'alliage représentant jusqu'à environ 20% de la composition d'alliage de base en % d'atomes. 11. Outil de coupe caractérisé en ce qu'il comprend un matériau composite carbure-métal dont la composition comprend de 10 à 40% de titane, de O à 5% de zirconium, hafnium ou mélange de ces deux métaux, de 30 à 70% de tungstène et de 20 à 30% de carbone, en % d'atomes, la somme des pourcentages de titane et de zirconium, hafnium ou mélange de zirconium et d'hafnium étant comprise entre 10 et 40%, et la somme du titane, du zirconium, de l'hafnium, du tungstène et du carbone étant de 100%, ce composite possédant une microstructure lamellaire à grain fin dérivée d'une composition eutectique pseudobinaire ou presque pseudobinaire, cette micro-structure lamellaire comprenant une phase mono-carbure et une phase métal, la phase métal étant riche en tungstène et donnant de la ténacité au composite tandis quela phase monocarbure contient de grandes quantités de tungstène et des métaux du groupe IVa, le composite de carbure étant mis en forme de façon à présenter une arête de coupe et étant exempt d'un métal liant étranger ajouté. 12. Outil de coupe suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la composition du composite comprend essentiellement du titane, du zirconium, du tungstène et du carbone, le zirconium étant présent en quantités environ 1 à 5% d'atomes. 13. Ebauche d'outil de coupe caractérisée en ce qu'elle comprend un composite de carbure coulé dont la composition d'alliage de base est constituée par du titane, du tungstène et du carbone, ce composite possédant une microstructure lamellaire comprenant une phase monocarbure et une phas étal riche en tungstène, ce composite étant issu de la solidification d'un liquide eutectique pseudo-binaire ou presque pseudo-binaire, cette composition d'alliage de base étant choisie dans la région ABCD du diagramme ternaire de la Fig. 4, cette ébauche pouvant être munie d'une arête de coupe. 14. Ebauche d'outil de coupe suivant la revendication 13, caractérisée en ce qu'une partie du titane est remplacée par un substituant d'alliage composé de zirconium, d'hafnium d'une combinaison de ces deux métaux, ce substituant d'alliage pouvant représenter jusqu'à environ 5% de la base d'alliage, en % d'atomes. 15. Ebauche d'outil de coupe,caractérisée en ce qu'elle comprend un composite de carbure coulé dont la composition d'alliage de base est constituée par du titane, du tungstène et du carbone, ce composite possédant une microstructure lamellaire comprenant une phase monocarbure et une phase métal riche en tungstène, ce composite étant issu de la solidification d'un liquide eutectique pseudo-binaire ou presque pseudo-binaire, cette composition d'alliage de base étant choisie dans la région ABCD du diagramme ternaire de la Fig.5, cette ébauche pouvant être munie d'une arête de coupe. 16. Ebauche d'outil de coupe suivant la revendication 15, caractérisée en ce qu'une partie du zirconium est remplacée par un substituant d'alliage composé de titane, d'hafnium ou d'une combinaison de ces deux métaux, ce substituant d'alliage pouvant représenter jusqu a environ 5% de la base d'alliage, en % d'atomes. 17. Ebauche d'outil de coupe, caractérisée en ce qu'elle comprend un composite de carbure coulé dont la composition d'alliage de base est constituée par de l'hafnium, du tungstène et du carbone, ce composite possédant une microstructure lamellaire comprenant une phase monocarbure et une phase métal riche en tungstène ce composite étant issu de la solidification d'un liquide eutectique pseudo-binaire ou presque pseudo-binaire, cette composition d'alliage de base étant choisie dans la région ABCD du diagramme ter naire de la Fig. 5, cette ébauche pouvant être munie d'une arête de coupe. 18. Ebauche d'outil de coupe suivant la revendication i7, caractérisée en ce qu'une partie de l'hafnium est remplacée par un substituant d'alliage composé de titane de zirconium, ou d'une combinaison de ces deux métaux, ce substituant d'alliage pouvant représenter jusqu'à environ 5% de la base d'alliage, en % d'atomes. 19. Ebauche d'outil de coupe comprenant un composite carburemétal dont la composition comprend de 10 à 40% de titane, de O à 5% de zirconium, hafnium ou mélange de ces deux métaux, de 30 à 70% de tungstène et de 20 à 30% de carbone, en % d'atomes, la somme des pourcentages de titane et de zirconium, hafnium ou mélange de zirconium et d'hafnium étant comprise entre 10 et 40% et la somme du titane, du zirconium, de l'hafnium, du tungstène et du carbone étant de 100%, ce composite possédant une micro-structure lamellaire dont la caractéristique essentielle est de posséder une phase monocarbure et une phase métal riche en tungstène, ce composite étant issu de la solidification d'un liquide eutectique pseudobinaire ou presque pseudo-binaire, ladite ébauche étant capable d'être munie d'une arête coupante. 20. Ebauche d'outil de coupe suivant la revendication 19, caractérisée en ce que la composition du composite comprend essentiellement du titane, du zirconium, du tungstène et du carbone, le zirconium étant présent en une quantité d'environ 1 à 5% en proportion atomique. 21. Outil de coupe, caractérisé en ce qu'il comprend un composite carbure-métal possédant la formule de composition Ti Zr Hf dans laquelle les indices x et y, z, a et k sont x y z indiqués en pourcentage atomique et où 0#x#40 0#y#40 0#z#40 30a 4 # 70 20k k # 30 lorsque la fraction -x est égale ou supérieure à 0,5 15 #k # 30 lorsque la fraction x est inférieure à 0,5 x+y+z 10 (x+y+z) #40 lorsque la fraction x @ est égale ou supé- rieure à 0,5 x+y+z 15 '(x+y+z) 40 lorsque la fraction x est inférieure à 0,5, x+y+z le total des pourcentages atomiques x, y, z, a, k étant égal à 100% et ce composite de carbure possédant une arête coupante. 22. Procédé de fabrication d'une ébauche d'outil de coupe coulée, caractérisé en ce que (1) on prépare un bain fondu d'une composition d'un alliage de base eutectique pseudo-binaire ou eutectique presque pseudo-binaire composé de Ti-W-C, Zr-W-C ou Hf-W-C, cette composition étant choisie dans la région ABCD de la Fig. 4 lorsque l'alliage de base est Ti-W-C et dans la région ABCD de la Fig 5 lorsque l'alliage de base est Zr-W-C ou Hf-W-C; (2) on coule ce bain fondu dans un moule; (3) on solidifie et on refroidit ce bain fondu à une vitesse d'au moins 200C par seconde pour former un composite solide possédant une micro-structure eutectique pseudo-binaire ou presque pseudo-binaire lamellaire à grain fin, dans laquelle des grains du carbure primaire ou du métal réfractaire primaire sont dispersés dans toute la masse de la micro-Structure lamellaire, cette micro-structure dépendant de la composition du bain fondu. 23. Procédé de préparation d'un outil de coupe, caractérisé en ce qu'on met en forme une ébauche préparée suivant la revendication 22 et l'on forme une arête de coupe sur cette ébauche. 24. Procédé de fabrication d'une ébauche d'outil de coupe coulée suivant la revendication 22, caractérisé en ce qu'on disperse des grains de carbure principal dans toute la masse de la micro-structure lamellaire du composite. 25. Procédé de fabrication d'une ébauche d'outil de coupe coulée suivant la revendication 22, caractérisé en ce que le tungstène est remplacé en partie par du rhénium, du molybdène ou un mélange de ces deux métaux, ce métal ou mélange pouvant représenter jusqu'à 20% de la composition d'alliage de base en proportion atomique. 26. Procédé de fabrication d'une ébauche d'outil de coupe coulée suivant la revendication 22, caractérisé en ce qu'on remplace une partie de la composition d'alliage de base par un substituant d'alliage comprenant au moins un métal choisi dans les métaux du groupe riva, qui sont représentés par le titane, le zirconium et l'hafnium, ce substituant d'alliage pouvant représenter jusqu'à environ 5% de la composition de la base d'alliage en pro portion atomique. 27. Procédé de fabrication d'une ébauche d'outil de coupe coulée suivant la revendication 26, caractérisé en ce qu'on remplace une partie de la fraction métallique de la composition de la base d'alliage par un deuxième substituant d'alliage composé de vanadium, de niobium, de tantale ou d'une combinaison de ces métaux ce deuxième substituant d'alliage pouvant représenter jusqu'à 5% de la composition de la base d'alliage en proportion atomique, et en ce que la composition de la base d'alliage, y compris les substituants d'alliage représente au moins 90% du composite de carbure en proportion atomique, le reste étant représenté par des ingrédients inertes. 28. Procédé suivant la revendication 22, caractérisé en ce que la composition que l'on fait fondre est une composition Ti-W-C choisie dans la région ABCD de la Fig. 4. 29. Procédé suivant la revendication 22, caractérisé en ce que la composition que l'on fait fondre est une composition Zr-W-C choisie dans la région ABCD de la Fig. 5. 30. Procédé suivant la revendication 22, caractérisé en ce que la composition que l'on fait fondre est une composition Hf-W-C choisie dans la région ABCD de la Fig. 5. 31. Procédé de fabrication d'un outil de coupe coulé caractérisé en ce que (1) on fait fondre une composition d'alliage de base eutectique pseudo-binaire ou eutectique presque pseudobinaire ayant pour composition TixZryHfzWaCk, ou les indices x et y, z, a et k sont indiqués en pourcentage atomique et où 0#x#40 0#y#40 0#z#40 30#a#70 20#k k S 30 lorsque la fraction- x est égale ou supérieure à 0,5 x+y+z 15 #k # 30 lorsque la fraction x est inférieure à 0,5 x+y+z 10#(x+y+z) # 40 lorsque la fraction x est égale ou supérieure à 0,5 x+y+z 15 # (x+y+z) # 40 lorsque la fraction x est inférieure à 0,5 x+y+z le total des pourcentages atomiques X, y, z, a, k étant égal à 100,' 2) on coule cette composition fondue dans un moule ; 3) on solidifie et l'on refroidit cette composition fondue à une vitesse d'au moins 209C par seconde pour former- un composite solide possédant une microstructure eutectique pseudowbinaire ou presque pseudobinaire lamellaire â grain fin, les caractéristiques de cette microstructure étant fonction de la composition du bain fondu, (4) on disperse des grains du carbure primaire ou du métal réfractaire primaire dans toute la masse de ladite microstructure lamellaire pendant la solidification et le refroidissement; (5) on met le composite solidifié en forme et on forme une arête de coupe sur ce composite. 32. Procédé d'usinage d'une pièce, caractérisé en ce qu'on attaque la pièce au moyen d'un outil de coupe en carbure coulé qui possède une microstructure lamellaire dont la caractéristique essentielle est de comprendre une phase monocarbure et une phase métal réfractaire, cet outil de coupe ayant été formé à partir d'un alliage de base dont la composition comprend un métal du groupe IVa constitué par du titane, du zirconium ou de l'hafnium-, du tungstène et du carbone, la composition de cet alliage de base ayant été choisie dans la région ABCD de la Fig. 4 si ledit métal du groupe IVa est le titane, et dans la région ABCD de la Fig. 5 si ledit métal du groupe IVa est le zirconium ou l'hafnium. 33.Procédé suivant la revendication 32, caractérisé en ce que l'outil de coupe utilisé possède une composition dans laquelle une partie dudit métal du groupe 'va qui fait partie de la composition de l'alliage de base est remplacée par un substituant d'alliage constitué par au moins un autre des métaux du groupe IVa c'est- -dire par du titane, du zirconium ou de l'hafnium, ce substituant d'alliage pouvant représenter environ 5% de la composition de l'alliage de base en proportion atomique, en ce que le tungstène est remplacé en partie par du rhénium, du molybdène ou un mélange de ces métaux, dans une proportion atomique pouvant atteindre 20% de la composition d'alliage de base et en ce qu'une partie de la fraction métallique de la composition de l'alliage de base est remplacée par un substituant d'alliage constitué par du vanadium, du niobium, du tantale ou une combinaison de ces métaux, ce substituant pouvant représenter jusau'à 5% de la composition de l'alliage de base, en proportion atomique, et en ce que la composition d'alliage de base, y compris les éventuels substituants d'alliage, représentent au moins 90% de l'outil de coupe en carbure coulé, en proportion atomique, le reste étant constitué par des ingrédients inertes. 34. Outil de coupe suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la composition du composte répond à la formule élémentaire suivante Ti-Zr-W-C où les proportions atomiques sont les suivantes: Ti : environ 20,5% Zr : environ 2,5% W : environ 52% C : environ 25%