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"Procédé de fabrication de pièces en fonte destinées à être nitrurées. et fonte pour la mise en oeuvra de ce procédé" z ¯ On a ceja propose, pour la fabrication de pièces en fonte destinées à être durcies par nitrura tion,, d'utiliser une fonte contenant de l'aluminium, et, éventuellement, un ou plusieurs des éléments tels que le silicium, le manganèse, le chrome, le cobalt, le vanadium, le titane, le zirconium, etc.., mais la généralité des fontes spéciales obtenues en ajoutant à la fonte ordinaire des proportions variables d'un au. plusieurs des éléments cités ci-dessus, et en em- ployant un. des procédés de moulage habituels, présen-
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tent, au point de vue des applications industrielles-, des avantages très inégaux.
En général, les pièces coulées- par les procédés ordinaires ne donnent pas des résultats homogènes.
Elles présentent fréquemment des porosités et des ségré- gations, en particulier au voisinage de la surface: il en résulte une absorption inégale de l'azote pendant le traitement de nitruration, ce qui produit une irrégula- rité de la dureté de surface et de l'épaisseur de la couche nitrurée.
On peut parfois (notamment pour les-pièces épaisses) éliminer de tels défauts en enlevant, par usinage avant nitruration, une épaisseur importante de métal: mais, outre l'augmentation de prix de revient qui en résulte, ce procédé n'est pas applicable lors- qu'il s'agit de pièces minces telles que des cylindres-on, en général, des corps creux à faible épaisseur de parois
En outre, dans un grand nombre de cas, la pro- fondeur de nitruration atteinte, même aveo des opérations de très longue durée, reste faible.
La présente invention a poux objet un procédé de moulage et de traitement thermique permettant de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, ainsi que des fontes spéciales. que leur composition rend tout particulièrement aptes à être traitées par ce pro- cédé, et qui offrent notamment l'avantage d'être usinablea. et de donner des couches nitrurées suffisamment épaissea et exemptes de fragilité.
Suivant l'invention, on obtient le résultat le plus favorable en conduisant la fusion et la coulée de
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façon que le graphite se trouve dans la fonte à l'état finement divisé. Cette fine division du graphite peut être atteinte par l'emploi de fontes ayant une teneur en carbone relativement basse-de l'ordre de 2 à 3,5% par exemple - et par un refroidissement suffisamment rapide.
Pour réaliser ces conditions, on peut avanta- geusement opérer par coulée centrifuge, c'est-à-dire en coulant la fonte dans un moule animé autour de son axe d'un mouvement de rotation très rapide. Sous l'action de la force centrifuge, le produit obtenu est dense et homogène; en outre, le refroidissement de la pièce au contact du moule, si celui-ci est fait d'une matière bonne conductrice de la chaleur, se produit rapidement, et on obtient ainsi une fine division du graphite.
Cette fine division peut encore être obtenue par un fort surchauffage de la charge de fonte, et coulée dans cet état surchauffé, ou encore après re- froidissement jusqu'à la température normale de coulée.
Le surchauffage de la charge peut encore être remplacépar le maintient prolongé de cette charge à une température supérieure au point de fusion*
Dans la fabrication de la fonte, il faut tenir compte, en plus de la possibilité de traitement par nitruration,. du fait ( principalement lié à une déter- mination judicieuse de la teneur en silicium) que la fonte ne doit pas être complètement blanche et non usi- nable.. Dans ce but, la teneur en silicium doit en gênerai- atteindre au minimum 1,4% et,, le plus souvent, être comprise: entre des: limites de l'ordre de l, 4 et 4 %.
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Le silicium favorise la division.du graphite.. mais une teneur plus élevée en silicium:pourrait avoir pour effet de diminuer exagérément l'épaisseur de la couche nitrurée et de rendre cette couche fragile.
Parmi les éléments d'alliage qui provoquent le durcissement par nitruration. les principaux sont le chrome, le molvbdéne. le vanadium, le tungstène et le titane; mais, comme il a été indiqué plus haut, il est nécessaire que la proportion de ces éléments reste comprise dans des limites assez étroites, si l'on veut obtenir l'effet maximum de durcissement par nitruration, en même temps qu'une couche nitrurée d'une profondeur suffisante pour être pratiquement utilisable.
Il est nécessaire, pour réunir ces conditions tout en gardant la possibilité d'usinage, de limiter la teneur totale de ces cinq éléments entre 0,5 et 3,5 %; la fonte peut d'ailleurs contenir, ou. bien tous ces éléments à la fois, ou bien seulement quelques-uns, ou même un seul d'entre eux. Le carbone et le silicium restent dans les limites indiquées ci-dessus.
En outre, la fonte peut contenir jusqu'à 2% d'aluminium, ce qui élève sensiblement la dureté obtenue. par itruration..
Pour améliorer les caractéristiques mécaniques de la fonte, on peut encore ajouter du nickel, du tungs- tène, du cuivre, du bobalt,du manganèse, du zirconium, etc..
Le durcissement par nitruration se trouve très nettement facilité -si on donne à la fonte une structure homogène sorbitique. Ce résultat peut être obtenu par
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chauffage des pièces à une température qui, dans un grand nombre de cas peut être d'environ 875 C mais qui est susceptible de varier suivant la composition exacte de la fonte- et par trempe et revenu, ce revenu étant effectué par exemple à une température d'environ 700/750 C On effectue ensuite la nitruration dans cet état.
Il y a parfois intérêt à faire précéder la trempe d'un recuit à une température qui peut être différente de celle de la trempe ( par exemple aux en- virons de 900 C.). Ce recuit a en outre l'avantage de faciliter l'usinage..
On va donner ci-après, à titre d'exemple seu- lement, la composition d'une fonte particulièrement propre à être traitée par ce procédé; cette composition est-la suivante:: carbone environ 2,5 % silicium " 3,0% manganèses " 0,5% aluminium " 1,0% chrome " 1,5%
Des; pièces tubulaires d'une épaisseur de paroi d'environ !0 m/m, obtenues-avec cette fonte par coulée centrifuge, présentent, à l'état brut de coulée, une structure fine à grain, serré;- il suffit,, de préférence après avoir effectué le traitement thermique décrit ci- dessus, de faire une passe peu importante d'usinage pour obtenir une surface parfaitement convenable pour la nitruration.
Un traitement de nitruration d'envi- ron 50 heures, à une température de 500 C., donne une couche nitrurée d'environ 0 m/m2, à 0 m/m,3 d'épaisseur,
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avec une dureté Vic/kers-Brinel1 de 900 à 1000.