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Publication number: BE425498A
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Description


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  Procédé pour la fabrication de matériaux résistant à   l'usure.   



   Pour la fabrication de pièces à'noyau tenace et à surface dure résistante à l'usure, il est connu de soumettre des aciers à faible teneur en carbone, non alliés ou alliés avec du chrome, du nickel ou du molybdène, à un durcissement par cémentation à des températures élevées. On a toutefois observé que dans le cas de différentes sollicitations d'usure très élevées, en particulier aussi aux températures élevées, des pièces faites de ces matières ne répondent pas aux exigences imposées-
Au cours d'essais pour la fabrication'de pièces de   machi-.   ne résistantes à l'usure également aux températures élevées, pour des'moteurs à, poussier de charbon,

   il a été   découvert   

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 que l'on peut fabriquer des pièces ayant un   comportement     rear-   quable à l'usure lorsqu'on utilise une matière qui est alliée à des pourcentages élevés d'éléments formant des carbures, comme par exemple Cr, W, Mo, V, Mn, zirconium, Ti,   Tantale,urane,   bore, etc., et qu'on la soumet à un durcissement par cémentation à des températures élevées. Il a été établi que l'adjonction de corps formant des carbures dans des proportions allant jusqu'à 80%, dans des matières qui sont soumises à un traitement ultérieur de cémentation, influence de façon   extrêmement   favorable les propriétés de la matière, en particulier en ce qui concerne la résistance à l'usure aux températures élevées. 



  Le reste au-delà de la teneur en éléments formant des carbures consiste alors en fer, en nickel, en cobalt, en cuivre ou en d'autres éléments ne formant pas de carbure, qui peuvent être présents isolément ou à plusieurs. La teneur en carbone peut, suivant les applications de la pièce à produire, présenter le pourcentage, usuel dans les aciers de cémentation, d'environ   0,1-0,2   % ou être notablement plus élevée et n'est pratiquement pas limitée vers le haut car elle n'influence pas le processus de   cémentation*  
Particulièrement surprenante dans la découverte de la matière en question, à comportement le plus favorable à l'usure,

   est la constatation que des matières ayant une teneur plus élevée en constituants d'alliage de la nature mentionnée au début peuvent être cémentées de façon tout à fait satisfaisante et pratiquement utilisable, par chauffage à l'incandescence.Par exemple une pièce en acier au chrome avec 13 % de Cr et 0,14 % de C a été cémentée pendant 10 heures à 1050    C   en dur ferrite. 



  Il a été établi que cette pièce présentait des propriétés d'usure remarquables. A une profondeur de I mm on a pu établir   une   teneur en carbone de 2,8   %.   Dans le noyau la matière était austénitique et composée en concordance avec la matière de départ. 



   Il a en outre été découvert que l'on peut encore   influençât   

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 la dureté du bord et du noyau par un traitement   thermique.Les   pièces durcies par cémentation peuvent être adaptées ainsi encore mieux à leur application. Il a en outre été établi que l'on peut influencer la teneur en carbone de la couche de bord par l'élévation de la teneur en Cr. La teneur en carbone tombe dans de certaines limites avec la diminution de la teneur en chrome. Une élévation de la teneur en chrome à environ 20   %   a donné des couches de bord dont la dureté est stable jusqu'à. des températures de 750 . De même on ne peut signaler aucune chute notable de la résistance à l'usure jusqu'à ces températures.

   Des stabilités encore plus élevées aux températures peuvent être produites par l'adjonction d'autres éléments ne formant   pas-. de   carbure ou formant faiblement des carbures, comme par exemple   Co,Ni,Si   ainsi que le cuivre, etc. 



   Des résultats analogues ont été trouvés avec d'autres corps formant des carbures² comme par exemple le tungstène, le ,molybdène, le vanadium, le manganèse, le titane, le zircon, le   bore,,   le cérium,   @   le tantale, l'urane comme constituants d'alliage, ajoutés séparément ou à plusieurs, et ces éléménts d'alliage ont provoqué des couches de cémentation à grains particulièrement fins.

   Pour une teneur en tungstène de   20-50 %     ¯on   a obtenu par exemple des couches de bord extrêmement profondes qui contenaient encore à 4 mm. de profondeur une teneur en carbone de 4   %   et plus, tandis que le carbone de départ valait 0,2   %.   La capacité de cémentation ne variait pas de façon décisive lorsque comme éléments ne formant pas de carbures, le cobalt, le nickel, le cuivre, le silicium ou d'autres éléments individuellement ou à plusieurs étaient présents en différentes proportions ou lorsque ces éléments étaient remplacés partiellement ou complètement par le fer. 



   Suivant le procédé de la présente invention on peut fabriquer des pièces qui possèdent une couche de bord carburée de n'importe quelle épaisseur désirée ou qui sont carburées 

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   complètement.     Il   n'est pas nécessaire d'insister sur le fait que l'on peut soumettre à une cémentation appropriée par incandescence des matières de la composition indiquée ci-dessus,   coudées,   projetées, pressées ou laminées sur la surface d'aciers connus. Une déformation à chaud ou à froid peut encore se faire après ou avant la   cémentation,     :.près   la cémentation pour mutant que la couche de cémentation est forgeable eu   façonnable   à froid. 



   La matière fabriquée suivant le nouveau procédé convient d'après des essais effectués pour les applications dans lesquelles on   impose pour   la   résistance   à l'usure même aux températures élevées des exigences extrêmement sévères avec une ténacité suffisamment élevée. On a observé que des pièces fabri-   quées   suivant le nouveau procédé pour des moteurs à poussier de cha rbon, qui représentent bien 'les pièces de machine sollicitées à l'usure dans les conditions les plus pénibles, présentent une durée d'existence prolongée de façon surprenante. 



  Par conséquent cette nouvelle matière contribuera notablement à. la solution du problème si pressant de la fourniture de   matiè-   res de force motrice, problème consistant à créer   uh   moteur à poussier de charbon de durée d'existence suffisante. 



   Mais   aussi   les autres branches de l'industrie qui nécessitent des matières résistant à l'usure, en particulier   l' indus-   trie des outils, sont enrichies notablement par cette nouvelle matière résistant à l'usure. 



   Des essais d'usure dans d'autres domaines, par exemple dans la construction d'outils détachant des copeaux, ou façonhaut à températures élevées sans copeaux, ont donné un   compor-   tement   extrêmement   favorable également. On a observé par exemple que des aciers de tournage, des poinçons, des matrices, des moules pour la fabrication de corps moulés, par exemple de briquettes de briques, de pierres en chaux et en sable, présentent une durée d'existence d'une longueur jamais atteinte et   qu'également   des outils pour le guidage et le façonnage de matières laminées 

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 chaudes, tels que des guides de laminage et des mandrins de laminage, etcK, restaient utilisables extrêmement longtemps. 



   La quantité des corps formant des carbures se règle suivant l'application et peut, en commençant à. environ   2-3 %,     s t élever     jusqu'à.   80 %.   Revend!cations s   1/ Procédé pour la fabrication d'une matière résistant à l'usure, moyennant l'emploi d'un durcissement par cémentation avec chauffage au rouge, caractérisé en ce que comme substance de départ pour le durcissement par cémentation on emploie une matière avec une teneur de 2   à.   80 % d'éléments formant des carbures (Cr, Mo, W, V, Mn, zircon, titane, tantale, bore, urane, etc.

   ) qui sont ajoutés par alliage individuellement ou à plusieurs, tandis que le reste   au-delà   de la teneur en corps formant des carbures peut consister en du   Ni,Co,Si,Cu   ou des éléments analogues ainsi qu'en Fe, individuellement ou à plusieurs, et que les pièces fabriquées suivant le procédé sont soumises éventuellement à un traitement thermique en vue d'influencer le bord et le noyau.

Claims

2/ Emploi d'une matière fabriquée suivant la revendication I, pour les organes d'étanchéité de moteurs à combustion interne (manchons de glissement, pistons, segments de pistons, soupapes, etc.).

3/ Emploi d'une matière fabriquée suivant la revendication I, pour des organes d'étanchéité de moteurs à combustion interne pour combustibles solides pulvérulents (manchons de glissement, pistons, segments de pistons, soupapes, etcK).

4/ Emploi d'une matière fabriquée suivant la revendication I pour des outils détachant des copeaux ou coupants (aciers de tournage, fraises, mèches de forage, couteaux, cisailles, ra- soirs, etc.). <Desc/Clms Page number 6>

5/ Emploi d'une matière fabriquée suivant la revendication I pour des outils façonnant sans copeaux et sollicités à l'usure (tranchants, poinçons, matrices, tuyères de pression, moules pour corps céramiques, par exemple pour briquettes, briques,etc.) 6/ Emploi d'une matière fabriquée suivant la revendication I, pour le guidage et le façonnage d'une matière laminée chaude, par exemple pour des mandrins de laminage, des mâchoires de guidage pour laminoirs ainsi que pour des matrices de torse.