LIMITES DE COMPOSITION

DBS CRISTAUX A 400*

100 à 63 0/0 Cu 63 à 40 0/0 Cu 40 à 19 0/0 Cu 19 à 12 0/0 Cu 12 à 2 0/0 Cu 2 à 0 0/0 Cu

71 à 100 0/0 Cu 45 à 64 0/0 Cu 31 à 40 0/0 Cu 23 à 30 0/0 Cu 13 à 19 0/0 Cu 0 à 2,5 0/0

64 à 100 0/0 Cu 51 à 53,5 0/0 Cu 31 à 40 0/0 Cu

Instable 13 à 19 0/0 Cu 0 à 2,5 0/0 Cu

Le diagramme assez complexe que reproduit la figure 163 donne la composition des différents alliages aux différentes températures supérieures à 400° (au dessous il n'y a aucune transformation).

Ce diagramme a été obtenu non seulement au moyen des courbes de refroidissement, mais aussi par une étude micrographique très détaillée.

noo*

IDO&*

SOO*

tOÛ*

IOO 90

kO 30

Fio. 163. — Diagramme des alliages ouivre-xinc (Shepherd).

Métallographie (Album, PI. LI à LVI). — La micrographie des alliages cuivre-zinc a été étudiée par MM. Behrens, Charpy, H. Le Chatelier et tout dernièrement par M. Shepherd. M. Behrens admet l'existence des trois combinaisons suivantes :

CuZn;

CuZn* ;

La première correspond à 49 0/0 de zinc, !a seconde à 67,8 0/0, et la troisième à 79,7 0/0.

Pour les laitons contenant plus de 80 0/0 de cuivre, on a, d'après M. Behrens, une structure analogue à celle du cuivre rouge; mais les cristaux sont entourés d'une substance jaune qui présente parfois un fil médian blanc. Avec les alliages

renfermant de 80 à 60 0/0 de cuivre, on obtient, d'après le même auteur, une structure se rapprochant de celle du bronze à 15 0/0 d'étain. Plus Ton se rapproche de l'alliage à 50 O/O, plus le métal tend vers l'homogénéité. A 50 0/0, on a un réseau à lignes courbes sur un fond uniformément jaune.

A 33 0/0 de cuivre, on se trouve en présence d'un alliage homogène. Pour des teneurs plus élevées en zinc, M. Behrens trouve des cristaux entourés d'une masse qui devient de plus en plus importante au fur et à mesure que la teneur en zinc augmente. L'alliage à 20 0/0 de cuivre donne une texture homogène ; de ce fait, M. Behrens conclut h l'existence possible du composé CuZn5.

M. Gharpy est arrivé aux conclusions suivantes : Les alliages riches en cuivre de 100 à 67 0/0 présentent des dendrites se rapprochant de celles des bronzes; ces cristaux seraient des mélanges isomorphes. Cette structure apparaît aisément par attaque à la potasse, à l'ammoniaque, aux acides étendus ou même simplement par oxydation.

Dans les alliages renfermant de 65 à 55 0/0 de cuivre, on obtient des cristaux à bords arrondis, entourés d'une masse en petits cristaux non dédoublables.

Les alliages qui renferment de 55 à 33 0/0 de cuivre sont constitués par de gros grains plus ou moins polyédriques séparés par un alliage blanc et semés de cristaux blancs.

Pour des teneurs comprises entre 33 et 20 0/0 de cuivre on obtient des cristaux blancs entourés d'un eutcctique.

Enfin, pour les teneurs les plus élevées, on trouve des cristallites arrondies dans une masse que Ton ne peut dédoubler.

M.Charpy fait remarquer que les points de transition correspondent aux combinaisons CuZn2, CuZn4, Cu2Zn et peut-être CuZn.

M. H. Le Chalelier a étudié la micrographie des alliages cuivre-zinc, en superposant du cuivre et du zinc fondus suivant la méthode que nous avons déjà signalée.

11 a mis ainsi en vue que les cristaux auxquels on attribuait la formule ZtvCu n'étaient pas homogènes; en effet, après une

attaque profonde, les contours des cristaux sont très modifiés.

M. Le Chatelier retrouva aussi l'eutectique Zn4Cuet Zn2Cu, la combinaison Zn2Cu et enfin les cristaux ZnCu qui forment le constituant des laitons forgea blés, comme nous le verrons *

Ces importantes études semblaient bien prouver que les alliages zinc-cuivre bruts de coulée doivent être partagés en cinq groupes :

1° De 100 à 65 0/0 de cuivre : cristaux formés par des mélanges isomorphes;

2° De 65 à 55 0/0 de cuivre : cristaux de ZnCu ;

3° De 55 à 33 0/0 de cuivre : mélanges isomorphes avec petits cristaux blancs ;

4° De 33 à 20 0/0 de cuivre : cristaux de Zn2Cu;

5Ô De 20 à 0 0/0 de cuivre : cristaux de Zn4Cu,

Mais il y a une autre question non moins intéressante; nous faisons allusion à l'influence des traitements sur la structure des alliages cuivre-zinc (PI. LUI, Phot. 209 à 212). Si nous considérons les alliages renfermant plus de 65 0/0 de cuivre-zinc et si nous les recuisons à environ 600°, on voit se développer des cristaux à arêtes rectilignes; petit à petit la structure dendritique disparaît et bientôt ces cristaux envahissent toute la masse. Leur dimension est d'autant plus grande que la température de recuit est plus élevée. Il est bien évident qu'un traitement mécanique, tel que laminage, étirage, martelage, déforme les cristaux, et cela d'autant plus que l'écrouissage est plus prononcé. On peut d'ailleurs les reconstituer par un nouveau recuit.

Lorsqu'on atteint dans le recuit des températures élevées, telles que 800 à 900°, on obtient des cristaux extrêmement développés ; ce sont des octaèdres présentant de nombreuses màcles. La micrographie donne, comme dans la ferrite, des faces éclairées et des faces sombres.

Si Ton examine ces cristaux à de très forts grossissements, on n'y découvre aucun détail.

On retrouve ces mômes cristaux dans le cuivre rouge en l'attaquant par l'ammoniaque. M. Charpy pense que c'est une solution isomorphe de cuivre avec un composé défini zinccuivre.

Les conditions dans lesquelles s'opère la coulée a une influence très grande sur la grosseur de la structure dendritique. Ceci d'ailleurs est général pour tous les alliages; plus la température de coulée est élevée ou plus le refroidissement est lent et plus le grain du métal est gros. Au contraire, on obtient un métal à grains fins, en coulant à température basse et dans des moules permettant un refroidissement rapide.

Les alliages renfermant de 55 à 65 0/0 de cuivre ne sont pas sensiblement atteints par recuit ; les cristaux qu'ils renferment ne se développent pas. Il est un point particulièrement intéressant à signaler pour l'industrie : nous verrons plus loin que, lorsqu'on porte un laiton à trop haute température, en le recuisant, on obtient un métal qui ne possède plus aucune qualité mécanique ; suivant l'expression consacrée, il est brûlé. On voit alors apparaître dans le métal des piqitres qui rappellent des bulles de gaz et, d'autre part, des fissures se forment faisant un véritable réseau autour des cristaux. M. Charpy a montré, nous l'étudierons plus loin en détail, qu'un laiton est d'autant plus facile à altérer par recuit qu'il contient plus d'impuretés. Il semble alors qu'il se forme autour des cristaux un alliage qui, amené à l'état fusible, dissout petit à petit les cristaux.

Dans l'important travail que nous avons déjà cité, Shepherd a étudié en détail la miorostructure des alliages cuivre-zinc. Les réactifs employés ont été un mélange d'ammoniaque et d'eau oxygénée plus ou moins diluée ou la potasse diluée.

Voici ses principales conclusions :

Les alliages qui renferment plus de 70 0/0 de cuivre ne présentent pas de différence, qu'ils soient fondus ou recuits, ainsi que le fait prévoir le diagramme (fig. 163). Ils présentent tous desdendrites bien connus rappelant la phase a des bronzes (PI. LI, Phot. 201 et 202) ; quand on recuit ces alliages, on fait

disparaître le réseau de dendrites et on obtient de grandes plages uniformes.

Pour des concentrations qui correspondent à la partie BG du liquidus, les cristaux £ se séparent d'abord (PI. LI, phot. 203). Ils ont une couleur de cuivre brillant.

Si on trempe un des alliages situé dans l'aire^, é2> A3, £4, on trouve des polyèdres formés par une solution solide a+ 0, tan*dis que, si Ton considère l'alliage recuit à 700°, ou au des» sous, on trouve des cristaux de a, qui se sont séparés de la solution solide a + p.

Entre 54 et 51 0/0 de cuivre, on a du 0 pur, qui ne se dissocie jamais par le recuit (PI. LI, Phot. 204).

L'alliage à 50 0/0 trempé à 800° dans l'eau donne du g pur. S'il est trempé à température plus basse, les cristaux y se séparent dé la masse (PI. LI, Phot. 205). Le recuit développe d'ailleurs ces cristaux. Pour les alliages de la région Cc{c2c3y on obtient un mélange de 3 + y- — Dans l'espace cfid>dk on obtient le constituant y pur.

Pour les produits renfermant moins de 31 0/0 de cuivre, le diagramme indique très nettement les transformations qui ont lieu.

C'est ainsi que les alliages à 28 et 30 0/0 de cuivre donneront des résultats très différents .s'ils ont été recuits au-dessous ou au-dessus de 450°; on trouve dans les premiers cas un mélange y et S.

Quand on recuit et trempe à 640° l'alliage à 30 0/0, on trouve de grands lobes arrondis de 8 incorporés dans un magma sombré. Entre 12 et 2,5 0/0 de cuivre, le métal fondu et reçu if se ressemblé beaucoup. Ceci est logique, puisque la phase est stable à toute température inférieure au point de fusion.

Les alliages renfermant moins de 2,4 0/0 de cuivre sont tous semblables comme structure ; ils sont homogènes après recuit.

Parmi les déterminations^qui ont accompagné les points de transformation et la micrographie dans le travail de M. Shepherd il faut ajouter la coloration, qui offre une relation très nette avec la constitution. Voici les résultats obtenus :

COMPOSITION

CONSTITUTION

COULEUR

en Cu 0/0

DE l'aLLUGB