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"PROCEDE DE TREMPE EN SURFACE D'ARTICLES A BASE DE FER".
Le présent procédé concerne la trempe en surface d'objets en fer, ou en alliages contenant du fer, parmi lesquels on peut citer ici particulièrement les alliages de fer et de carbone, qui peuvent contenir le cas échéant encore d'autres métaux comme le nickel,le manganèse,le molybdène et analogues:
Il est connu de réaliser la trempe en surface de ces objets en faisant passer une flamme d'acétylène et d'oxygène sur les objets à traiter et en soumettant les endroits portés ainsi à l'incandescence,immédiatement après, à un refroidissement brusque par arrosage à l'eau froide:
Cependant le travail avec des mélan- ges d'oxygène et d'acétylène est lié à des inoonvénients,non seu- lement parce qu'il se produit lors du travail un dégagement de char- leur intolérable,mais aussi à cause des dangers d'explosion. D'au- @ tre part, on a réalisé avec succès la trempe en surfaoe par le fait
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qu'on utilisa pour l'alimentation des brûleurs un mélange de gaz d'éclairage et d'oxygène. Dans tous les cas,l'emploi d'oxygène non dilué semblait être nécessaire pour atteindre l'effet de température nécessaire pour la trempe en surface.
Or,suivant la présente invention on parvient à réaliser la trempe en surface d'une manière simple et avantageuse par le fait, qu'on chauffe les objets au moyen de brûleurs alimentés à l'acétylène et à l'air, ou à l'air enrichi d'oxygène, qui sont déplacés par rapport à la pièce en traitementet qu'immédiatement après, on soumets les dits objets à un refroidissement brusque par arrosage au moyen de liquides à action refroidissante.
Ainsi,le présent procédé forme la base de la découverte inattendue qu'on peut obtenir des effets thermiques excellents, aussi dans le cas où le mélange de gaz, à employer pour l'alimentation des brûleurs, est dilué par des gaz inertes comme l'azote de l'air. Ceci n'était pas à prévoir,car il fallait supposer qu'il résulterait de l'action de l'azote dilué,non seulement une perte de chaleur inadmissible,mais qu'en plus de cela, vu les circonstances entrant ici en considération,il fallait compter avec la formation intermédiaire de composés nuisibles. On a trouvé cependant que les températures qu'on peut atteindre suivant l'invention et les effets de durcissement en dépendant sont entièrement suffi- sant s.
Il a été trouvé en outre qu'il est recommandable de choisir les proportions d'air et d'acétylène de manière à éviter un excès d'air. Avantageusement on travaillera de manière à maintenir dans le mélange de gaz un excès d'acétylène de jusqu'à 10-20% environ.
De cette manière on obtient en phase primaire un gaz de combustion qui est riche en oxyde de carbone et qui est brûlé ensuite secondairement, au delà de l'espace de la flamme,jusqu'à l'état d'anhydride carbonique- Il faut supposer que c'est précisément à cause de ce fait que, malgré l'emploi de gaz combustibles maigres contenant de l'azote, on obtient un effet de température local ex- cellent.
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Les brûleurs à employer suivant l'invention peuvent être de construction appropriée quelconque. Avantageusement on amène l'acétylène et l'air,- le cas échéant avec emploi accessoire de quantités restreintes d'oxygène élémentaire, - séparément aux brû- leurs et on a également soin d'éviter avec certitude les retours de flamme, par la disposition d'organes répartisseurs ou distributeurs dans les brûleurs. L'extrémité extérieure du brûleur qui peut être exécuté sous forme de brûleur à fente, ou le cas échéant à trous, est avantageusement adaptée suivant le but d'utilisation donné dans chaque cas,respectivement à la forme des surfaces à traiter.
La largeur de fente du brûleur doit avoir au moins une grandeur telle que les gaz du brûleur puissent arriver avec une vitesse suffisante au noyau de la flamme,pour pouvoir développer ainsi l'effet thermique voulu*- D'autre part il est conseillable de ne pas choisir une largeur de fente du brûleur trop grande, pour éviter ainsi un retour de flamme vers l'intérieur du brûleur. Le brûleur peut être constitué d'une matière appropriée quelconque; on utilisera avantageusement à cet effet,surtout du côté de la fente du brûleur, des métaux d'une bonne conductibilité de chaleur, comme le cuivre,l'argent ou des alliage s de ces métaux bons conducteurs de chaleur.
Lorsqu'on travaille suivant le mode d'exécution de la présente invention décrit plus haut avec un excès d'acétylène,on parvient aussi non seulement à réaliser le chauffage nécessaire de la pièce en traitement,mais à réaliser en outre une carburation superficielle du matériau.
Suivant l'invention on est donc à même non seulement de tremper des aciers à teneur de carbone par un traitement seulement thermique, mais aussi de cémenter et de tremper simultanément des fers pauvres en carbone,respectivement exempts de carbone .A cet effet, il est parfois recommandable de donner l'excès d'acétylène encore plus grand que ce qui est indiqué plus haut.'
Pour favoriser le chauffage intense dans le sens du présent procédé il est recommandable de guider la fente du brûleur à une distance relativement faible au dessus de la face métallique à
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traiter. De cette manière on parvient particulièrement à ce que l'objet métallique reste en contact avec la partie riche en oxyde de carbone,respectivement la plus chaude, de la flamme.
La vitesse avec laquelle les brûleurs sont passés au dessus des surfaces à traiter doit être au moins aussi faible qu'un chauffage à la température désirée, des parties de surfaces don- nées soit possible. Une vitesse relative trop faible peut provo- quer parfois une oxydation indésirable de la surface métallique.
Ce danger est cependant diminué dans une large mesure lorsqu'on alimente les brûleurs,conformément à l'invention, avec un excès d'acétylène. Lorsque cet excès d'acétylène est très grand,ont peut aussi réaliser,comme exposé plus haut, une carburation des objets métalliques à traiter, et dans ce cas il est recommanda- ble de travailler à une faible vitesse relative entre brûleur et objet en traitement. Suivant l'invention on peut aussi passer deux ou plusieurs brûleurs disposés en série, sous forme d'un ensemble formant unité, sur les objets à traiter et on peut de cette maniè- re faire varier dans une large mesure l'élection de température et l'effet température-temps,exercé sur l'objet en traitement.
Autant que possible immédiatement après le chauffage,respec- tivement la carburation, on effectue suivant le présent procédé le refroidissement brusque des métaux chauffés et du fait leur trempe.
Ceci peut être réalisé par exemple par le fait,qu'une crépine alimentée à l'eau est disposée à faible distance à la suite des brûleurs de chauffage, de manière à ce que la ou les crépines et le ou les brûleurs possèdent la même vitesse relative par rapport à la pièce en traitement. La crépine peut être alimentée à l'eau, ou aussi le cas échéant avec d'autres liquides à refroidissement brusque, comme des solutions aqueuses de sels,l'eau savonnée , les huiles, ou aussi des émulsions d'huile et d'eau.
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"SURFACE TEMPERING PROCESS FOR IRON-BASED ARTICLES".
The present process relates to the surface hardening of objects made of iron, or of alloys containing iron, among which there may be mentioned here particularly the alloys of iron and carbon, which may optionally contain other metals such as nickel. , manganese, molybdenum and the like:
It is known to carry out the surface quenching of these objects by passing a flame of acetylene and oxygen over the objects to be treated and by subjecting the places thus brought to incandescence, immediately after, to a sudden cooling by spraying. in cold water:
However, working with mixtures of oxygen and acetylene is associated with drawbacks, not only because there is an intolerable release of char during work, but also because of the dangers of. explosion. On the other hand, we have successfully carried out the surface quenching by the fact
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that a mixture of lighting gas and oxygen was used to feed the burners. In all cases, the use of undiluted oxygen seemed to be necessary to achieve the temperature effect required for surface quenching.
However, according to the present invention it is possible to carry out the surface quenching in a simple and advantageous manner by the fact that the objects are heated by means of burners supplied with acetylene and air, or with air enriched with oxygen, which are displaced relative to the part being treated and that immediately afterwards the said objects are subjected to a sudden cooling by sprinkling by means of liquids with cooling action.
Thus, the present process forms the basis of the unexpected discovery that excellent thermal effects can be obtained, also in the case where the gas mixture, to be employed for feeding the burners, is diluted with inert gases such as nitrogen from the air. This was not to be expected, since it had to be assumed that the action of diluted nitrogen would result not only in an inadmissible loss of heat, but that in addition to this, given the circumstances coming into consideration here, it was necessary to reckon with the intermediate formation of harmful compounds. It has been found, however, that the temperatures attainable according to the invention and the dependent curing effects are entirely sufficient.
It has further been found that it is advisable to choose the proportions of air and acetylene so as to avoid excess air. Advantageously, one will work so as to maintain in the gas mixture an excess of acetylene of up to approximately 10-20%.
In this way we obtain in the primary phase a combustion gas which is rich in carbon monoxide and which is then burnt secondarily, beyond the space of the flame, to the state of carbon dioxide. that it is precisely because of this fact that, despite the use of lean fuel gases containing nitrogen, an excellent local temperature effect is obtained.
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The burners to be employed according to the invention may be of any suitable construction. Advantageously, acetylene and air are fed, - where appropriate with the accessory use of restricted quantities of elemental oxygen, - separately to the burners and care is also taken to avoid flashbacks with certainty, by the arrangement distributors or distributors in the burners. The outer end of the burner which can be executed in the form of a slot burner, or where appropriate with holes, is advantageously adapted according to the purpose of use given in each case, respectively to the shape of the surfaces to be treated.
The burner gap width must be at least of such magnitude that the gas from the burner can reach the core of the flame with sufficient speed, in order to be able to develop the desired thermal effect * - On the other hand, it is advisable not to not choose a burner slit width that is too large, in order to avoid a flashback towards the inside of the burner. The burner can be made of any suitable material; for this purpose, especially on the side of the burner slot, metals with good heat conductivity, such as copper, silver or alloys of these metals which are good heat conductors, will be used advantageously.
When working according to the embodiment of the present invention described above with an excess of acetylene, it is also possible not only to achieve the necessary heating of the part being treated, but also to carry out a surface carburization of the material. .
According to the invention, it is therefore possible not only to harden steels with a carbon content by a heat treatment only, but also to harden and simultaneously harden low-carbon irons, respectively free of carbon. For this purpose, it is sometimes advisable to give the excess acetylene even greater than indicated above. '
To promote intense heating in the sense of the present process, it is advisable to guide the slot of the burner at a relatively small distance above the metal face to
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treat. In this way it is particularly achieved that the metal object remains in contact with the part rich in carbon monoxide, respectively the hottest, of the flame.
The speed with which the burners are passed over the surfaces to be treated should be at least as low as heating to the desired temperature of the parts of the given surfaces is possible. Too low a relative velocity can sometimes cause undesirable oxidation of the metal surface.
This danger is however reduced to a large extent when the burners according to the invention are supplied with an excess of acetylene. When this excess of acetylene is very large, it is also possible, as explained above, to carburize the metal objects to be treated, and in this case it is advisable to work at a low relative speed between the burner and the object being treated. . According to the invention, it is also possible to pass two or more burners arranged in series, in the form of an assembly forming a unit, over the objects to be treated and in this way it is possible to vary the temperature selection to a large extent and the temperature-time effect exerted on the object being treated.
As far as possible immediately after the heating, respectively the carburizing, the sudden cooling of the heated metals and their quenching is carried out according to the present method.
This can be achieved, for example, by the fact that a strainer supplied with water is arranged at a short distance after the heating burners, so that the strainer (s) and the burner (s) have the same speed. relative to the part being processed. The strainer can be supplied with water, or also if necessary with other suddenly cooling liquids, such as aqueous solutions of salts, soaped water, oils, or also oil and water emulsions. .