Brevet FR2652412A1 — publié le 19910329

La présente invention concerne un procédé pour la mise au point des caractéristiques mécaniques de matériaux, telles que la résistance, la ténacité ou ductilité, la dureté ou des caractéristiques similaires, dans un corps de projectile réalisé dans un métal lourd, par traitement thermique partiel. L'invention concerne également un corps de projectile obtenu par ce procédé On connaît un procédé de ce type par la demande EPA-O 143 775. Dans ce cas, le procédé est appliqué à un pénétrateur souscalibré, réalisé dans un métal lourd, d'un grand rapport longueur/diamètre, qui peut être lancé au moyen d'une cage de propulsion, à partir d'armes à tube de grand diamètre. Le pénétrateur connu présente dans sa région centrale suivant sa longueur une résistance mécanique inférieure et une plus grande ténacité que dans sa région de pointe et présente, à l'arrière, une plus grande résistance mécanique et une moins grande ténacité que dans sa région centrale et présente une résistance mécanique moindre et une plus grande ténacité que dans sa région de pointe. On cherche ainsi à diminuer le risque de rupture lors de l'impact sur un blindage. Les différentes valeurs de la résistance mécanique dans la région de la pointe, dans la région centrale et dans la région arrière, sont obtenues, pour les pénétrateurs en métal lourd de tungstène, par forgeage à froid avec un degré de déformation différent, par frittage de différents mélanges de poudre ou, pour les pénétrateurs en uranium appauvri, par différents traitements thermiques dans les différentes régions (pointe, centre, arrière). Le traitement partiel connu est extrêmement complexe et guère réalisable pour les longs pénétrateurs, dans un four à recuit, par exemple aussi avec chauffage électrique de différentes zones ou refroidissement séparés, du fait que dans un matériau aussi conductible 2 2652412 thermiquement que l'uranium appauvri, il s'établit immanquablement un équilibre thermique entre les trois zones différentes; il n'est donc pas possible de respecter une température inférieure dans une zone centrale, par rapport à la température des deux zones extérieures, sur une longue durée et il s'établit donc aussi dans la région centrale du corps de projectile, une température élevée, d'o un effet de fragilisation plus important. L'invention se propose donc d'indiquer un moyen simple, contrôlable et reproductible, pour le traitement thermique partiel d'un corps de projectile, convenant en particulier à une fabrication en grande série, à un coot avantageux. Ce but est atteint grâce au procédé suivant l'invention en ce que le traitement thermique du corps de projectile, réalisé dans un métal lourd de tungstène, s'effectue, en vue d'une augmentation donnée et reproductible de la fragilité du matériau ou d'une diminution de la ténacité, uniquement dans une région limitée de la pointe du corps de projectile, à une température supérieure d'environ 80 C à la dernière température de formage à chaud ou d'usinage dans l'ensemble du corps de projectile, par immersion définie de la pointe du projectile dans un bain de sels fondus, chauffé à une haute température. Ce traitement thermique partiel est utilisé pour un corps de projectile, réalisé dans un métal lourd de tungstène, en vue d'accroître, de manière donnée et reproductible, la fragilité du matériau ou pour réduire sa ténacité, afin de permettre une rupture voulue de la pointe du projectile, lors d'un rebondissement oblique sur la plaque blindée d'une cible. On obtient le meilleur comportement du corps de projectile ou une rupture voulue de la pointe, avec le meilleur comportement d'attaque du pénétrateur, lors de l'impact sur une plaque de cible fortement inclinée, lorsque le traitement thermique s'effectue dans le bain de sels fondus, à une température comprise entre 470 et 540 C environ, de préférence à 490 C. Le traitement thermique, destiné à fragiliser le matériau de la pointe du projectile, s'effectue dans le bain de sels fondus, 3 2652412 opportunément sur une période comprise entre 0,5 et 1,5 h environ, de préférence pendant 1 h environ. Le traitement thermique suivant l'invention s'effectue de manière simple et à un coût avantageux en ce que la pointe du projectile est immergée dans le bain de sels, jusqu'à une rainure annulaire prévue dans la région avant du projectile, servant de point de rupture ou jusqu'à un épaulement, formé par l'augmentation du diamètre, sur une longueur correspondant à environ trois fois le diamètre du corps de projectile. Le corps de projectile suivant l'invention est réalisé à partir d'une poudre de tungstène frittée en phase liquide avec des éléments en phase liante, constitués d'un alliage des éléments métalliques que sont le nickel (Ni), le fer (Fe), le cobalt (Co) ou/et le manganèse (Mn). Pour les corps de projectile réalisés dans ce matériau ou les pénétrateurs allongés (projectiles de pénétration à effet cinétique), on obtient une rupture reproductible de la pointe du projectile lorsque le traitement thermique partiel s'effectue dans un bain de sels constitué, en proportions égales, de nitrure de potassium/sodium (K/NaN02) et de nitrate de potassium/sodium (K/NaN03). Dans un bain de sels fondus contenant ces constituants, il se produit, outre la modification des caractéristiques mécaniques du matériau par le traitement thermique, un effet chimique surprenant en ce que les éléments en phase liante, à savoir le nickel, le fer, le cobalt et/ou le manganèse, déposés sous forme de particules de tungstène à la surface de la pointe du projectile, en contact avec le bain de sels, se détachent partiellement de la matrice du matériau. Ceci augmente la facilité de rupture du point de rupture. En décapant la surface de la pointe du projectile, on favorise en outre tout particulièrement le collage ultérieur d'une enveloppe de pointe de projectile ou d'une ogive balistique. Il est avantageux à cet effet que le traitement thermique partiel n'intervienne qu'après finition du corps de projectile à ses cotes finales. 4 2652412 Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure i représente un projectile pour armes à tube de gros calibre, avec corps de projectile sous- calibré et cage de propulsion et la figure 2 représente la partie avant d'un corps de projectile, lors de l'immersion suivant l'invention pour le traitement thermique dans un bain de sels fondus. Sur la figure 1, la référence 10 désigne un projectile à effet cinétique, constitué d'un corps de projectile 12 sous-calibré et d'une cage de propulsion 14 segmentée, largable, pour armes à tube de gros calibre, par exemple de calibre 105 mm ou 120 mm. Le corps de projectile 12 élancé, d'un grand rapport longueur/diamètre, est réalisé à partir d'une poudre de tungstène frittée en phase liquide avec des éléments en phase liante, tels que Fe, Ni, Co, Mn ou éléments similaires et présente avec son ogive balistique, une région de pointe 22, de plus grand diamètre et un empennage à ailettes 20 à 'arrière. La cage de propulsion 14 est composée de trois segments semblables et présente une bride de guidage 16 avant et une bride de pression 18 arrière avec bande d'étanchéité extérieure. Les forces d'accélération sont transmises, lors du tir dans le tube d'arme, au moyen d'une zone d'assemblage par concordance de forme 24, constituée d'un filetage ou de cannelures annulaires usuels, par la cage de propulsion 14 au corps de projectile 12. Pour éviter que le pénétrateur ne glisse ou que sa pointe ne se plie lors d'un impact très oblique du projectile à effet cinétique sur la cible, on cherche à obtenir qu'une partie de la pointe avant du projectile se brise de manière définie. A cet effet, on soumet exclusivement la pointe du projectile à un traitement thermique partiel, visant à fragiliser le matériau. Le procédé suivant l'invention est représenté sur la figure 2, pour un pénétrateur en tungstène. Il est essentiel dans ce cas que seule la pointe du projectile soit soumise à un traitement thermique et donc fragilisée, sur une longueur exactement délimitée, par immersion définie dans un bain de sels fondus, chauffé à haute température. Plusieurs pénétrateurs (par exemple 36), suspendus à un dispositif de support approprie, sont immergés simultanément, par leur zone de pointe, dans le bain de sels, constitué de préférence en proportions égales de K/NaNOz et K/NaN03 et sont traités à une température de 490 environ, pendant environ 1 h. Le reste du corps de projectile 12, non immergé, est simplement refroidi, par exemple par un courant d'air de refroidissement, et maintenu à une température constante, pour éviter une hausse de température indésirable. Le corps de projectile 12 présente, dans la région de sa pointe, une pointe 26 conique et une partie de pointe 28 courte, cylindrique, dont la longueur correspond environ à 2 ou 3 fois le diamètre du corps de projectile et qui présente un diamètre légèrement réduit, par rapport à celui du corps de projectile 12. La transition entre la partie de pointe 28 cylindrique, de diamètre réduit, et le corps de projectile 12 normal, est formée par un épaulement 38 annulaire. Avant l'épaulement 38, on prévoit une rainure annulaire 32 continue, servant de point de rupture, dans la partie de pointe 28 cylindrique Une rainure annulaire 30 semblable est prévue dans la zone de transition, entre la pointe 26 conique et la partie de pointe 28 cylindrique. La région de la pointe du corps de projectile 12 est immergée, avec la pointe 26 conique et la partie de pointe 28 cylindrique, dans le bain de sels fondus 34, chauffé à haute température, jusqu'à la rainure annulaire 32 ou jusqu'à l'épaulement 38 (changement de diamètre). A la surface du bain de sels 34, il se forme une couche de mousse 36 chimiquement agressive qui exerce une action chimique intense, en ce qui concerne la dissolution ou l'enlèvement par lavage des métaux en phase liante, entre les particules de tungstène, de la surface de la pointe du projectile. Il en résulte dans l'ensemble la formation d'une rugosité superficielle, favorable à l'opération ultérieure de collage ou de brasage de t'ogive balistique. La formation dans la rainure annulaire 32 de micro-encoches dans la structure de la matrice, favorise la rupture de la pointe du projectile. RE VENDICATIONS 1. Procédé pour la mise au point des caractéristiques mécaniques de matériaux, telles que la résistance, la ténacité ou ductilité, la dureté ou des caractéristiques similaires, dans un corps de projectile réalisé dans un métal lourd, par traitement thermique partiel, caractérisé en ce que le traitement thermique du corps de projectile, réalisé dans un métal lourd de tungstène, s'effectue, en vue d'une augmentation donnée et reproductible de la fragilité du matériau ou d'une diminution de la ténacité uniquement dans une région limitée de la pointe du corps de projectile, à une température supérieure d'environ 80 C à la dernière température de formage à chaud ou d'usinage dans l'ensemble du corps de projectile, par immersion définie de la pointe du projectile dans un bain de sels fondus, chauffé à une haute température. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que le traitement thermique dans le bain de sels fondus s'effectue dans une plage de température comprise entre 470v et 540 'C environ, de préférence 2 490Q C environ. 3. Procédé selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que le traitement thermique de la pointe du projectile dans le bain de sels fondus, s'effectue sur une période comprise entre 0,5 et 1,5 h environ, de préférence pendant i heure environ. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le traitement thermique s'effectue dans un bain de sels, constitué en proportions égales de nitrure de potassium/sodium (K/NaN02) et de nitrate de potassium/sodium (K/NaN03). 5. Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la pointe du projectile est immergée dans le bain de sels, jusqu'à une rainure annulaire prévue dans la région avant du projectile, servant de point de rupture ou jusqu'à un épaulement, formé par l'augmentation du diamètre, sur une longueur correspondant à environ trois fois le diamètre du corps de projectile. 6. Procédé selon ia revendication 1, 2, 3, 4 ou , caractérise en ce que le traitement thermique partiel s'effectue asrès finition du corps de projectile, à ses cotes finales. ?. Corps de projectile en métal iour de tungstène presentant, dans la region de la pointe, une plus grande fragi ité du matériau que dans la région arrière du corps de projectile, fabriqué selon i 'une des revendications i à 6, caractérisé en ce qu'exciusivement la pointe du projectile est traitée thermiquement, par immersion définie dans un bain de sels fondus, chauffé à une haute température, et en ce qu' elle est ainsi fragilisée.