Brevet FR2555479A1 — publié le 19850531

2555479. La présente invention se rapporte à un procédé de production d'un produit ouvré à partir d'une poudre de métal, et plus particulièrement à un procédé de production d'un produit ouvré à partir d'une poudre d'un métal pré-alliéesensiblement non tassable. Les principes de la métallurgie des poudres ont été utilisés pour la production de formes ouvrées de métaux et alliages. Les poudres tassables de métal ont été pressées, frittées et travaillées à chaud. Un produit satisfaisant a été obtenu. Une poudre de métal sensiblement non tassable, c'est-à-dire une poudre qui est sensiblement non compressible à la température ambiante et à une pression de 2.411 bars n'a par ailleurs pas donné de produit satisfaisant lorsqu'elle est pressée, frittée et travaillée à chaud. L'on a obtenu un produit d'une ductilité insuffisante. Par la présente invention, on prévoit un procédé de production d'un produit ouvré de meilleure ductilité, à partir d'une poudre de métal préallié sensiblement non tassable. La poudre est non seulement pressée, frittée et travaillée à chaud, mais également pulvérisée, chauffée et concassée. Un procédé o une poudre de métal est pulvérisée, chauffée et concassée est révélé dans le brevet US N 4 343 650. Cependant, le procédé du brevet N 4 343 650 est différent de celui de la présente invention. Le brevet N 4 343 650 n'est pas dirigé vers un procédé de production d'un produit ouvré et par ailleurs, il demande plus particulièrement l'étape de mélanger une poudre contenant un métal mou à la poudre pré-alliée pulvérisée. La chimie du produit est par conséquent sensiblement différente de celle de la poudre pré-alliée. Cela n'est pas le cas avec la présente invention. D'autres références révèlent des procédés o la poudre de métal est chauffée. Ces références comprennent les brevets US N s 2 329 698; 3 436 802; et 3 744 993. Aucun d'entre eux ne révèle le procédé de la présente invention. D'autres références révèlent des procédés de production de produits ouvrés à partir d'une poudre de métal. Ces références comprennent les brevets US N s 2 746 741; 3 052 976; 3 122 434; 3 270 409; 3 775 101; 3 810 757; 3 834 004; 3 975 193; 4 045 857; 4 069 044; et 4 110 131. Comme avec les références précédemment indiquées, aucun d'entre eux ne révèle le procédé de la présente invention. La présente invention a par conséquent pour objet un procédé de production d'un produit ouvré de meilleure ductilité, à partir d'une poudre de métal pré-alliée sensiblement non tassable. Le procédé de la présente invention comprend les étapes de: pulvériser une poudré de métal pré-alliée sensiblement non tassable afin d'en aplatir les particules; chauffer les particules pulvérisées de la. poudre de métal à une température élevée, les particules adhérant et formant une masse pendant le chauffage; concasser la masse de poudre de métal; tasser la masse concassée de poudre de métal; fritter la poudre de métal; et travailler la poudre de métal à chaud en un produit ouvré. Le produit ouvré a une chimie qui est sensiblement la même, à l'exception du carbone et de certains résidus, que 1 chimie de la poudre pré-alliée. Une forme de carbone, comme le graphite, peut être ajoutée pour ajuster la composition chimique du produit. La poudre pré-alliée est généralement du groupe consistant en alliages à base de cobalt, à base de nickel et à base de fer. La poudre n'est pas combinée à un liant organique. Les poudres pré-alliées sont pulvérisées pour augmenter leur compressibilité. La pulvérisation peut être accomplie par toute méthode connue de ceux qui sont compétents en la matière. On préfère actuellement un broyage à la bille. Les particules pulvérisées auront généralement une dimension moyenne de moins de 10 microns, qui dans la plupart des cas sera de moins de 5 microns. Les poudres pulvérisées sont chauffées pour effectuer une plus ample augmentation de compressibilité. La température à laquelle les poudres sont chauffées ne peut être indiquée précisément car elle dépend du type de poudre qui est traitée et de la durée du traitement. Cependant, la température doit être suffisamment élevée pour forcer les particules à adhérer et à former une masse. Une augmentation suffisante de compressibilité n'est pas atteinte si l'on ne chauffe pas à une tempéra- ture suffisamment élevée et/ou pendant suffisamment longtemps pour que les particules adhèrent. Par ailleurs, une trop haute température peut durcir la masse au point qu'elle devient difficile à concasser (mettre en morceaux). Des alliages faisant partie du cadre de la présente invention sont généralement chauffés à une température dépassant 982 C et le plus souvent à une température dépassant 1052 C. Le chauffage est généralement effectué sous vide ou dans une atmosphère réductrice, comme de l'hydrogène. Le concassage peut être accompli par tout moyen connu de ceux qui sont compétents en la matière. La poudre concassée peut être tassée, frittée et travaillée à chaud selon tout procédé connu de ceux qui sont compétents en la matière. Un traitement à la presse isostatique à froid est le moyen préféré pour tasser la poudre. Le frittage est accompli à une température et pendant un temps suffisants pour impartir une densité d'au moins 85% de la densité théorique et de préférence d'au moins 90% de la densité théorique, aux poudres tassées de métal. La température de frittage ne peut être indiquée précisément car elle dépend du type de poudre qui est traitée et de la durée du traitement. Des alliages faisant partie du cadre de la présente invention sont généralement frittés à une température dépassant 1093 C. Le frittage est généralement effectué sous vide ou dans une atmosphère réductrice telle que de l'hydrogène. On peut citer comme exemples de formes de travail à chaud, le forgeage, l'extrusion, le laminage et l'emboutissage. Le produit travaillé à chaud aura une densité s'approchant de 100% de la densité théorique. Les exemples qui suivent illustrent plusieurs aspects de l'invention. EXEMPLE I - Une poudre de métal pré-alliéea été broyée à la bille pendant 50 heures afin d'aplatir ses particules (la dimension moyenne de particule était de 3,7 microns). La chimie de la poudre, en pourcentage pondérai, était comme suit: Cr 29,2 Fe - 2,4 Mo - 0,54 Mn - 0,36 W - 4,85 C - 1,12 Ni - 2,35 0 - 0,05 Si - 1,09 N - 0,11 S - 0,012 B - 0,004 P- pulvériseur. La poudre concassée a été pressée iso- statiquement à froid à une pression de 2.411 bars et frittée pendant 4 heures à 1274 C sous vide. Les densités à l'état pressé et fritté étaient respectivement de 55% et 98% de la densité théorique. Le produit fritté avait 6,35 cm de diamètre. On l'a extrudé jusqu'à un diamètre de 2,54 cm à 1232 C et on l'a laminé à chaud de 2,54 cm à 1,43 cm à 1232 C. Le matériau laminé à chaud a été testé à la recherche de sa limite élastique à 0,2%, sa résistance à la traction, son pourcentage d'allongement et son - pourcentage de réduction de surface. Les résultats des essais apparaissent ci-dessous au tableau I, ainsi que les données de comparaison d'un matériau d'une chimie semblable produit par un traitement conventionnel (couler plus ouvrer). Tableau I Propriétés mécaniques Limite Résis- Allonge- Réduction Traitement élastique tance à ment de (Mpa) la trac- (%) surface tion (%) (MPa) Conventionnel 710-793 1193-1207 10,1-11,6 9,4-10,8 Invention 662-683 12131227 11,9-14,1 12,2-14,5 Les données du tableau I montrent clairement l'amélioration de ductilité obtenue avec le traitement de la présente invention. Les limites élastiques et les résistances à la traction obtenues étaient plus que satisfaisantes. EXEMPLE II Une poudre de métal pré-alliéea été broyée à la bille pendant 50 heures afin d'aplatir ses particules (la dimension moyenne d'une particule était de 4,5 microns). La chimie de la poudre, en pourcentage pondéral était comme suit: Cr - 27, 8 Fe - 1,57 Mo - 5,83 Mn - 0,46 W - Ni - 2,0 0 - 0,03 Si - 0,7 N - 0,14 S - 0,011 B - P - 0,005 Co - reste La poudre broyée a été recuite pendant I heure à 11210 C à l'hydrogène. Les particules de poudre ont adhéré et ont formé une masse pendant le recuit. La masse a été concassée en utilisant un concasseur à mâchoire et un pulvériseur. La poudre concassée a été pressée iso- statiquement à froit à une pression de 2.411 bars et frittée pendant 4 heures à 1304 C sous vide. Les densités à l'état pressé et à l'état fritté étaient respectivement de 55 et 92% de la densité théorique. Le produit fritté avait 6,35 cm de diamètre. On l'a extrudé, jusqu'à un diamètre de 1,587 cm à 1149 C et on l'a laminé à chaud de 1,587 cm à 0,952 cm à 1149 C. On a testé la limite élastique à 0,2%, la résistance à la traction, le pourcentage d'allongement et le pourcentage de réduction de surface du matériau laminé à chaud. Les résultats des essais sont visibles ci-après au tableau II, ainsi que des données de comparaison pour un matériau d'une chimie semblable produit par un traitement conventionnel de métallurgie des poudres. Le matériau produit conventionnellement a été mis en boite, extrudé et laminé à chaud. Il n'a été ni pulvérisé ni recuit. Tableau II Propriétés mécaniques Limite Résis- Allonge- Réduction élastique tance à ment Traitement (MPa) la trac- s) (a%) tion _ _ _ _ ___ _ _ (MPa) Conventionnel 600-745 1082-1131 16-26 15-25 Invention 552-586 1034-1041 28-34 23-28 Les données du tableau II montrent clairement l'amélioration de ductilité obtenue avec le traitement de la présente invention. Les limites élastiques et les résistances à la traction obtenues étaient plus que satisfaisantes. R E V E N D I C A T I 0 NS 1.- Procédé de production d'un produit ouvré à partir d'une poudre de métal, du type comprenant les étapes de: tasser la poudre de métal; fritter la poudre de métal; et travailler ladite poudre frittée à chaud; caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: pulvériser une poudre de métal pré-alliéesensiblement non tassable afin d'aplatir ses particules; chauffer lesdites particules pulvérisées de poudre de métal à une température élevée, lesdites particules adhérant et formant une masse pendant le chauffage; concasser ladite masse de poudre de métal; tasser ladite masse concassée de poudre de métal; fritter ladite poudre de métal; et travailler à chaud ladite poudre frittée en un produit ouvré, ledit produit ouvré ayant une chimie qui est sensiblement la même, à l'exception du carbone et de certains résidus, que la chrimie de la poudre pré-alliée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre de métal pré-alliée est dans le groupe consistant en alliages à base de cobalt, à base de nickel et à base de fer. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poudre de métal pré-alliéeest un alliage à base de cobalt. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules pulvérisées de poudre de métal ont une dimension moyenne de moins de 10 microns. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les particules pulvérisées de poudre de métal ont une dimension moyenne de moins de 5 microns. 6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules pulvérisées de poudre de métal sont chauffées à une température d'au moins 982'C. 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de pulvériser comprend l'étape de broyer à la bille. 8.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de tasser comprend l'étape de passer à la presse isostatique à froid. 9.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules pulvérisées de poudre de métal sont chauffées à une température d'au moins 1052 C. 10.- Produit métallurgique en poudre ouvré d'un alliage à base de cobalt, à base de nickel ou à base de fer, caractérisé en ce qu'il est produit par le procédé selon la revendication 1.