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L'invention est relative à la cémentation et à la trempe du fer, de l'acier et autres alliages.
On sait que l'on peut tremper des objets en fer et autres matières en les plongeant dans des bains de sels fondus contenant des cyanures alcalins et en les soumettant à l'action de l'acide carbonique et de l'azote. Les bains de sels fondus dont il est ici question, oontiennent en général des quantités considérables de cyanure alcalin, par exemple 40 à 75 % de cyanure de sodium. Ces bains permettent d'obtenir des épais- seurs de trempe d'environ 1 mm. On peut même obtenir des épaisseurs plus grandes en laissant plus longtemps les objets
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immergés dans le bain.
On a reconnu que la cémentation et la trempe du fer, de l'acier et autres matières pouvait être réalisée d'une manière particulièrement satisfaisante en effectuant la cémen- tation dans des bains de chlorure de baryum ou oontenant une grande proportion de ce sel et dans lesquels on ajoute des quantités appropriées d'un cyanure alcalin.
L'emploi de ces bains permet d'obtenir des résultats - bien meilleurs qu'avec les bains connus contenant des cyanures, dans le bain même dans le cas où la proportion de cyanure/est en dessous de celle employée jusqu'ici dans un but de cémentation.
On a constaté ce fait surprenant que pour obtenir une bonne cémentation il suffit d'ajouter quelques centièmes (en général moins de 10 %) de cyanure alcalin au bain de chlo- rure de baryum,. La proportion de cyanure de sodium à ajouter est de 1 à 3 %; elle peut être un peu plus faible ou un peu plus forte. L'addition de 1 % et même moins de cyanure de sodium permet d'obtenir des trempes de profondeur suffisante.
La durée d'emploi d'un bain du genre indiqué est remarquable; ce fait est d'autant plus inattendu que l'emploi par exemple du chlorure de calcium au lieu de chlorure de baryum provoque la décomposition rapide et profonde du cyanure en faisant apparaître du carbone et une boue de chaux.
La température utilisée varie entre 850 et 950 . La température la plus appropriée est essentiellement dépendante de la nature de la matière à cémenter, de la profondeur de trempe désirée et d'autres circonstances. Ces températures peu- vent facilement être déterminées au moyen d'essais préalables.
On ajoute avantageusement au bain d'autres sels dans le but d'abaisser le point de fusion du mélange, de rendre les bains de sels plus liquides et compenser les pertes de sel qui se produisent par l'enlèvement des objets à cémenter. Comme sels
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abaissant le point de fusion du chlorure de baryum, on peut employer du chlorure de sodium, du chlorure de potassium ou un mélange de ces deux sels. On a reconnu qu'il était avanta- geux de choisir une proportion relativement élevée de chlo- rure de baryum. En général cette proportion doit être d'au- moins 40 % et de préférence supérieure à 50 %.
L'addition de sels de strontium (par exemple le chlorure de strontium) aux bains dont la composition a été indiquée ci-dessus s'est révélée particulièrement avantageuse.
On a remarqué que cette addition amène entre autres avantages la diminution du point de fusion du mélange salin et par suite une plus grande fluidité aux températures en question, Tandis que le cyanure de baryum formé par 1'action d'un cyanure al- calin sur le chlorure de baryum se décompose d'une manière relativement lente aux températures de 850-950 C. la vitesse de décomposition du cyanure de strontium qui se forme par la réaction d'un cyanure alcalin sur le sel de strontium n'est pas sensiblement plus grande. On a la possibilité de modifier la décomposition et par suite l'intensité de la cémentation par l'addition de sels de strontium aux bains de chlorure de baryum.
On a également reconnu que l'on pouvait utiliser dans certains cas des sels de strontium seuls ou mélangés aux matières ajoutées dans le but d'abaisser la point de fusion, telles que le chlorure de sodium, le chlorure de po- tassium ou analogues qui donnent avec le cyanure alcalin des bains de cémentation qui malgré leur prix élevé, trouvent leur utilisation dans certains buts. Dans la plupart des cas, on em- ploie un mélange contenant, en dehors d'un sel de strontium ( par exemple un chlorure) du chlorure de baryum.
Le mélange suivant se conserve très bien :
Chlorure de baryum 50
Chlorure de strontium 20
Chlorure de sodium 10
Chlorure de potassium 10
NaCN 10
Un bain ayant la composition ci-dessus reste très
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actif après un usage prolongé. Lorsque l'action de oémentation diminue on peut la ramener à sa valeur primitive par l'addi- tion d'une petite quantité de cyanure alcalin que l'on emploie seule ou mélangée à d'autres sels.
On peut aussi incorporer au bain une faible quanti..- @té de charbon finement divisé. La quantité de' charbon ajouté peut être maintenue entre des limites étroites.
Il est bon d'éviter que l'air soit en contact avec la surface du bain ; dans ce but, on ferme le creuset avec un couvercle étanche, ou bien on verse sur le bain du graphite, du charbon de bois ou autre matière cachant l'oxydation; on peut aussi employer simultanément les deux méthodes.
Les objets cémentes selon l'invention sont trempés selon la manière habituelle.
Exemple 1
Des boulons en fer contenant 0,1 % de carbone sont plongés à 920 C dans un bain formé de 50 parties de chlorure de baryum, 25 parties de chlorure de sodium, 25 parties de chlorure de potassium; on ajoute 3 parties de cyanure de so- dium. près 2 heures, l'épaisseur visible de la partie cémen- tée est de 1 m/m; au bout de 4 heures, elle est de 1,3 à 1,4 m/m. Le passage de la couche cémentée à la couche non cémentée est tout à rait insensible. Après la trempe, la couche cémentée prend la dureté du verre et il est possible !if enlever à la meule plusieurs dizièmes d.e millimètre en oonservant à la surface la dureté du verre.
Lorsque le bain devient moins actif on peut le renforcer par l'addition d'un cyanure aloalin. L'addition de cyanure frais est proportion- né à la durée de service que l'on attend du bain.
La présence dans le bain de charbon finement di- visé comme le charbon de bois, le charbon actif, etc, favorise l'incorporation du carbone. On peut donc, par son emploi, soit diminuer la durée d'immersion quand on désire une pro-
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fondeur de cémentation déterminée, soit cémenter une plus grande épaisseur dans un temps déterminé. L'emploi de charbon finement divisé permet d'obtenir une couche euteotique et une grande partie de celle-oi prend, après la trempe, la dureté du verre.
Le passage de la couche cémentée à la couche non cémentée se fait d'une façon insensible de sorte que l'on a pas à craindre de renoontrer des parties non trempées.
La quantité de charbon finement divisé à utiliser / dans le bain 1/est choisie de façon que la fluidité du bain reste inchangée et qu'il se perde le moins de la matière qui constitue le bain quand on sort l'objet de ce dernier. Dans la plupart des oas il suffit d'ajouter 0,1 à 1 % de oharbon pour obtenir une augmentation considérable de la vitesse de la cémentation.
L'addition de charbon peut être faite sous forme de poudre très fine, celle-ci est de préférence mélangée au cyanure préa- lablement fondu que l'on introduit dans le bain de chlorure de baryum. On peut également employer du carbone sous forme sciure de bois de sucre,/ou autre matière, analogue.
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Exemple 2
Le bain est formé de 60 parties de chlorure de ba- ryum, 20 de chlorure de sodium et 20 de chlorure de potassium auxquelles on ajoute 3 parties de cyanure de potassium et 0,25 % de charbon de bois finement pulvérisé, On plonge dans le bain, à la température de 930 0 des boulons en fer contenant 0,1 % de carbone et on les laisse immerger pendant 4 heures, Au bout de ce temps l'épaisseur visible de la couche cémentée est de 1,4 à 1,6 mm. Après la trempe la moitié de cette épais- seur présente la dureté du verre.
Le bain préparé selon l'invention présente l'avanta- ge de ne pas former de particules boueuses qui peuvent influer sur la régularité de la cémentation ou s'opposer au chauffage
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uniforme de la matière contenue dans le oreuset.
Il est connu depuis longtemps, dans le but d'empê- cher la séparation du carbone des objets traités,d'ajouter au bain du plomb fondu ou des sels fondus ou une petite quan- tité de cyanure de potassium. Le procédé faisant l'objet de l'invention vise la cémentation et la trempe avec passage d'a- aide carbonique et d'azote sur les objets traités jusqu' ce que l'on ait atteint la profondeur cémentée désirée.
Avec les procédés connus utilisant du cyanure de ba- ryum on obtenait des résultats beaucoup moins bons, notamment dans le cas où l'on n'employait uniquement qu'une petite quan- tité de cyanure.
REVENDICATIONS
2rocédé de cémentation et de trempe du fer, de l'acier et autres métaux dans des bains de sels fondus contenant un cyanure présentant les caractéristiques suivantes .
1) les objets à traiter sont plongés à 850-950 0 dans un bain de chlorure de baryum contenant une petite quantité de cyanure alcalin,
2) l'emploi de bains au chlorure de baryum dont la teneur en cyanure est considérablement plus faible que celle employée jusqu'ici (par exemple 1 à 3 %)
3) l'emploi de bains contenant une proportion considéra- ble de chlorure de baryum (en général plus de 50 %)
4) l'addition de matières abaissant le point de fusion, par exemple le chlorure de sodium, le chlorure de potassium ou leµ deux à la fois.
5) l'emploi au lieu et place du chlorure de baryum de com- binaisors de strontium, de'préférence du chlorure de strontium.
6) l'emploi de bains contenant une proportion de combinai- son de strontium plus grande que celle de chlorure de baryum.
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