Brevet FR2285469A1 — publié le 19760416

L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un alliage de fer résistant à ltusure, en particulier paur des organes d'agitation, tels que les palettes de malaxeurs à béton et mélangeurs utilisés pour la construction de bâtiment. Elle a également pour objet un produit fabriqué par mise en oeuvre de ce procédé, c'est-à-dire un alliage de fer résistant à l'usure, applicable en particulier à la réalisation d'organes d'agitation, tels que les palettes de malaxeurs à béton et de mélangeurs similaires. L'invention concerne le secteur technique de la fonderie, en particulier celui des alliages de fer résistants à l'usure. Les organes d'agitation connus, en particulier les palettes de malaxeurs rapides à béton sont fabriqués à partir de la fonte moyennement alliée, à teneur de chrome (Or) le plus souvent égale à environ 14*. Ces alliages sont chers, relativement fragiles et susceptibles d'une usure rapide. La structure des fontes est à base de cémentite. Le but de l'invention est le perfectionnement d'un procédé de fabrication et de l'alliage en résultant pour les organes susdits, c 'est-à-dire d'un alliage de fer résistant à l'usure pour des organes d'agitation, en particulier pour les palettes de ma laxeurs à béton et de mélangeurs utilisés pour la construction de bâtiment, qui ne présentent pas les défauts sus-dits. Les palettes doivent hêtre, évidemment non seulement résistantes à l'usure, mais durables, et par conséquent non cassantes; ce défaut étant présenté par la plupart des alliages de fer résistants à l'usure. On a fait une découverte imprévue; le choix d'un alliage à structure austénitique-martensitique dans les domaines de zone de carbure est avantageux. Conformément à cette découverte, on a élaboré un alliage de fer à teneur de carbone (C) de 1,5 à 3 *, contenant du manganèse (Mn) au pourcentage en poidsde 1 à 10 %, mais à l'exclusion du domaine de 4 à 5 * (dans ce domaine on a constaté une détérioration des paramètres utiles). En particulier il est préférable, que la teneur de manganèse (mon) soit la plus proche des limites du domaine exclu, c'est-à-dire 3,5 ou 5,5 * environ. L'essentiel est aussi la présence du silicium (Ss) -en quantité de a * en poids.La teneur de phosphore (P) ne doit pas dépasser 0,15 %, celle de soufre (S) doit être en dessous de 0,05 % ce qui constitue une condition nécessaire aux paramètres utiles propres, en particulier une bonne résistance aux chocs de l'alliage Cet alliage est fabriqué dans un four électrique à partir d'un lit de fusion contenant en poids 50 % de riblons d'acier, 20 à 30 % de fonte de moulage normale et 50 à 20 % de fonte spiegel. De telles proportions des composants du lit de fusion assure une proportion convenable propre de carbone (C), de manganèse (Mn) et de silicium (Si) dans l'alliage. L'alliage est surchauffé jusqu'à 500 C environ. La coulée dans des formes à l'état 1,vert", fabriquées en masses synthétiques à base de sable siliceux est effectuée à la température de 1 460 à 1 480OC. On obtient les pièces moulées de dureté Brinell supérieure à 370 à 550 X , à structure austénitique-martensitique des domaines de-zonesde carbures. Le pourcentage en poids des composants-de l'alliage, outre le fer C?e), s'élève comme suit s carbone (C) 2 o/o environ ou 3,5 % environ et les résidus, c'est-à- dire phosphore (r) au-dessous 0,15 * e.t soufre (S) au-dessous de 0,05 %O Un alliage selon l'invention assure parfaitement les buts proposés, en procurant des effets techniques avantageux et utiles.Les organes coulés à partir de cet alliage résistant à l'usure présentent des paramètres de résistance surprenants, dé-. passant les paramètres conventionnels des alliages appliqués jusqu'à présent, en particulier beaucoup meilleurs que ceux des alliages en fonte moyennement alliée, à teneur de chrome de 14 % environ. Au cours de l'utilisation, d'organes d'agitation, fabriqués à partir d'un alliage selon l'invention, par le procédé selon la même invention, on a constaté une usure par frottement notablement inférieure, en comparaison avec les organes connus appliqués partout, On n'a pas constaté de "casses" résultantes de forces de choc, qui apparaissent dans les mélangeurs et malaxeurs à béton, lesquelles casses détruisent souvent des organes d'agitation connus jusqu'à présent. Les éléments à base d'alliage de fer résistant à l'usure, selon-l'invention, sont facilement réalisables, simples et bon marché. La technologie de fabrication d'un tel alliage est également simple, d'une mise en oeuvre facile et bon marché. L'objet de l'invention est éclairé par les exemples sui vants. Exemple 1 Un alliage de fer résistant à l'usure pour les palettes de mélangeurs utilisés dans la construction de bâtiment est préparé comme suit : On complète une charge de 50 9 de ribblons d'acier par des déchets de production; 20 ss de fonte de moulage normale et 30 % de spiegel, contenant du manganèse. La fusion est conduite dans un four électrique à résistance. Après le chauffage de l'intérieur du four jusqu'au blanc, on charge tout le mélange ci-dessus. Après la fusion, l'alliage est surchauffé à la température de 1 500 C et puis on effectue la coulée en poche. Les moulus sont fabriqués en masse synthétique sur la base de sable siliceux. On effectue la coulée avec de l'alliage à la température de 1 48000, dans des moules à l'état vert, Après refroidissement, les moules sont décochés sur une grille de décochage à secousses, nettoyés dans une chambre de nettoyage puis "confectionnés" de façon conventionnelle. Les éléments, après nettoyage, sans aucun traitement ou adaptation, sont utilisables comme organes d'agitation prêts à l'exploitation. La dureté mesurée des éléments s'élève à 'I'l'l HB environ. Exemple 2 Un alliage de fer résistant à l'usure pour les palettes de mélangeur rapide est préparé comme suit. On complète une charge de 50 * de ribblons d'acier originels par des déchets de production, 30 Ch de fonte de moulage normale et 20 cz de fonte spiegel, contenant du manganèse. La fusion est conduite dans un four électrique à induction. Après le chauffage du four au blanc, on charge tout le mélange ci-dessus. après a fusion, l'alliage est surchauffé jusqu'à la température de I 500 C puis on effectue la coulée en poche. On utilise les moules comme dans l'exemple 1. On effectue la coulée de l'alliage à température de 1 46000 dans des moules à l'état vert. Qn effectue les opérations de "confectionnement" comme dans l'exemple 1. Les éléments coulés sont aussitôt prets à l'exploitation, leur traitement n'est pas nécessaire. La-dureté des éléments s'élève à 370 HB. exemple 3 Un alliage de fer résistant à l'usure pour les organes d'agitation pour les installations de mélange de mortier est préparé comme suito On prépare une charge de 50 % de ribblons d'acier en blocs et 50 % de fonte spiegel, contenant du manganèse. La coulée est conduite comme décrit dans l'exemple II, c'est-à-dire dans un four électrique. On applique aussi le surchauffage de l'alliage jusqu'à la température de 1 500 C et puis on conduit la coulée en poche. On utilise les moules comme dans les exemples 1 et 2 et on coule l'alliage à la température de 1 47000 dans les moules à L'étant vert. On effectue les opérations de confectionnement, décrites dans l'exemple I. Les organes coulés sont aussitôt prêts à l'exploitation, sans aucun traitement. La dureté mesurée des organes s'élève à 540 HB environ. exemple 4 Un alliage de fer résistant à l'usure pour des ensembles de palettes d'installations de mélange de béton est préparé comme suit. On prépare une charge de 20 % de fonte spiegel, 28 20 de fonte de moulage normale, 50 de ribblons d'acier en blocs et 2 % de fer-chrome, contenant v6 ,0 de chrome Cor). D'abord on effectue la fusion - comme décrit dans les exemples I, II et III des fontes et des ribblons, puis on ajoute 2 70 de fer-chrome sus-dit. L'alliage est surchauffé à la température de 1 4900C. L'addition le chrome (cor) provoque une distribution plus uniforme des carbures, ctest-à-dire des domaines de zones de carbures. On obtient une structure particulièrement uniforme de l'alliage et des propriétés de résistance plus élevées. Dans tous les exemples on a mesuré la dureté sur des organes démontés des installations dans lesquelles ils travaillaient, sur les surfaces partiellement frottées pendant leur travail normal. Les examens de la structure ont été effectués aussi sur les organes fabriqués. Un alliage de fer résistant à l'usure, en particulier pour les organes de mélange, notamment pour les palettes de malaxeurs à béton ou de mélangeurs pour la construction de bâtiment, selon l'invention, est appliqué dans les malaxeurs à béton simples, mélangeurs, ainsi que dans les installations de mélange. Les organes obtenus à partir de cet alliage sont prêts immédiatement à ltexploitation, les organes servent aussi comme pièces de remplacement de ces installations et machines. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'un alliage de fer résistant à l'usure, en particulier pour les palettes de malaxeurs à béton et de mélangeurs similaires, dans un four électrique, caractérisé en ce que le mélange contient en pourcentage de poids t 50 % de ribblons d'acier, 20 à 30 % de fonte de moulage normale et 50 à 20 % de fonte spiegel et que l'alliage est surchauffé jusqu'à 1 5000C, puis on effectue la coulée dans des moules à l'état "vert", fabriqués en masses synthétiques sur la base de sable siliceux à la température de 1 460 à 1 4800C. 2.- Alliage de fer résistant à l'usure, en particulier pour des organes d'agitation, notamment pour les palettes de malaxeurs à béton, à structure austénitique-martensitique, contenant du manganèse, du carbone et des résidus : soufre et phosphore en petites quantités, caractérisé en ce que dans la struc ture-apparaissent des domaines de zone de carbures et la teneur en poids se situe comme suit s manganèse (Mn) de O à 10*, à ltexclusion du domaine de 4 à 5 % en étant approché de l'une des limites de ce domaine, se situant de préférence à 3,5 ou 5,5 * carbone (C) - de 1,5 à 3 *, silicium tSi) 1 % environ, les -résidus ne dépassant pas : phosphore (P) au-dessous de 0,15 % et soufre (S) au-dessous de 0,05 *).