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" PROCEDE DE TREMPE DE L'ACIER ET DES AUTRES ALLIAGES "
La présente invention est relative à un produit convenant en vue de son utilisation à titre de milieu ou agent pour la trempe des métaux.
Elle concerne en outre un produit caractérisé par le pouvoir qu'il possède, lorsqu'il est utilisé comme agent de trempe pour le traitement thermique des métaux, de donner des taux de refroidissement susceptibles de varier entre certaines limites, selon les résultats désirés.
L'invention a en outre pour objet un bain aqueux, visqueux, propre à être utilisé comme agent de trempe des métaux, ce bain possédant une tension superficielle et une viscosité réglables.
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La pratique couramment adoptée dans la trempe des métaux consiste à chauffer le métal aux températures désirées pendant un temps suffisant pour effectuer la conversion du métal et le refroidir alors à une température appropriée et à une vitesse appropriée.
Le refroidissement du métal est habituellement réa- lisé par sa trempe ou immersion dans un milieu ou agent appro- prié. On utilise dans la pratique des matières très variées pour cette opération, mais celles qui sont le plus générale- ment utilisées sont : l'eau, tant sous forme d'un bain que sous forme d'un jet pulvérisé ; solutions de sels ; les huiles, les émulsions d'huile et d'eau ; bains acides, les bains alcalins ; l'air.
Dans le choix d'un agent de trempe, il existe de nombreuses conditions à satisfaire,qui dépendent du type du métal en cours de trempe, de ses dimensions, de sa forme et de la dureté désirée. La première condition que doit satisfaire un milieu de trempe quelconque est toutefois d'assurer la rapidité de refroidissement nécessaire pour le résultat désiré.
Le point de savoir si un milieu de trempe est avantageusement applicable dépend en outre de plusieurs autres facteurs, à sa- voir de son prix, de son abondance éventuelle, de la facilité avec laquelle il peut être manipulé, de sa sécurité à l'égard des risques d'incendie, de son effet sur l'adhérence des couches oxydées, des fumées, des odeurs, ainsi que de son ap- titude à conserver ses propriétés de refroidissement au cours d'un usage répété et à toutes les températures qui intervien- nent.
La demanderesse a déterminé qu'un bain de trempe comprenant une solution aqueuse contenant un pectate alcalin
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ou une pâte ou bouillie pectatée'et, de préférence, un agent abaissant la tension superficielle tend à donner un milieu de trempe qui est plus lent que l'eau.
Par suite, la présente invention est basée sur cette découverte qu'il est possible d'obtenir un milieu de trempe ayant un taux de refroidissement susceptible d'être modifié en conformité avec les besoins du métal à tremper. Le présent milieu de trempe semble effectuer un refroidissement relativement rapide aux températures relativement élevées en produisant ainsi une plus grande dureté et effectue cependant une trempe plus lente aux températures inférieures, en supprimant ainsi les efforts exagérés et les fendillements.
L'invention comprend par conséquent des procédés et des moyens pour établir un milieu de trempe convenant en vue de son utilisation dans le traitement thermique des métaux et présentant un ou plusieurs des avantages suivants, considérés séparément ou en combinaison :
On peut faire varier le taux de refroidissement selon les résultats désirés.
Il ne présente pas de risques d'incendie.
Il est relativement peu coûteux et facile à se procurer. >
Il convient spécialement pour la trempe des aciers spéciaux en général et peut même être utilisé avec succès pour les aciers au vanadium-chrome dont la trempe donne lieu, comme on le sait, à de grandes difficultés.
Il possède la propriété de désoxyder les pièces qu'on y immerge et de les laisser relativement propres et exemptes d'oxyde.
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Son taux de refroidissement est variable pour ainsi dire à volonté puisqu' on peut obtenir des taux de refroidissement allant de celui de l'eau à des taux plus lents que celui de l'huile en faisant varier les proportions des divers constituants du milieu.
D'autres buts, applications et adaptations de cette invention seront mis en évidence au cours de la description qui en sera donnée ci-après.
On a proposé diverses matières végétales en vue de leur utilisation dans les milieux de trempe, mais les résultats obtenus n'ont pas été satisfaisants du point de vue pratique.
En particulier, on a proposé la pectine à titre de substance propre à être utilisée avantageusement commematière de trempe.
Le prix relativement élevé de cette matière, combiné avec le fait que la viscosité de ses soles est sujette à varier considérablement selon la température, ainsi que l'inconvénient supplémentaire que cette substance est sujette à une perte considérable de sa viscosité dans les conditions d'utilisation habituelles tendent à limiter son utilisation générale.
Les matières utilisées conformément à la présente invention sont les pectates solubles en général, tels que les pectates alcalins, ainsi que les pectates d'ammonium et les composés analogues. En particulier, on a obtenu d'excellents résultats avec les pectates alcalins et ammoniques "fibreux" décrits dans la demande de brevet des Etats-Unis ? 75019 et/ou la bouillie pectatée brute à partir de laquelle ces pec- tates alcalins peuvent être purifiés.
La bouillie pectatée dont il est ici question comprend la matière ue la source alcaline brute, par exemple l'écorce des fruits du genre citrus ou la matière pectatée plus ou moins purifiée. Par "pectate alcalin", on entend d'une
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façon générale la matière alcaline et les composés ammoniques et similaires, y compris ceux préparés conformément à la demande de brevet précitée. Ces derniers sont appelés "pectates fibreux" en raison de leur aspect fibreux distinctif.
On a trouvé qu'il est possible d'obtenir des résultats variables selon les concentrations des pectates utilisés et qu'on peut par exemple faire varier la dureté en faisant varier le pourcentage du pectate utilisé.
Pour effectuer le durcissement d'un alliage spécial du type vanadium-chrome (S.A.E 6150), le bain préparé de la façon suivante a donné des résultats satisfaisants. On disperse de toute manière appropriée la matière utilisée. Par exemple, on peut disperser 2 kg environ de bouillie pectatée, du type "fibreux" mentionné, dans un volume d'environ 100 litres d'eau ayant été additionné d'environ 100 g de P04HNa2 et de 50 g de NaOH. On agite parfaitement ce mélange et on le fait alors passer à travers un tamis dont les mailles sont approximativement celles du tamis N 60 pour faciliter la dispersion et éliminer la matière susceptible de n'avoir pas été dispersée. On ajoute à ce mélange environ 1,5 kg (poids calculé comme savon anhydre) d'un bon savon d'huile de palme.
Lorsqu'on veut utiliser ce mélange à titre de milieu de trempe, on ledilue avec une quantité d'eau supplémentaire en ajoutant environ 5 parties d'eau à 3 parties du mélange. La sole visqueuse résultante contient environ 0,75% de bouillie pectatée.
Le rôle de l'alcali est celui d'un agent de dispersion du pectate, alors que le savon est un agent modificateur. On peut utiliser des alcalis autres que ceux mentionnés s'ils donnent les résultats désirés. De même, d'autres agents modificateurs, par exemple le sucre brut, peuvent être utilisés.
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La quantité et la sorte d'agent modificateur varieront selon l'eau utilisée pour préparer les dispersions ainsi que selon les tensions superficielles désirées. Pour durcir les aciers et les alliages, on a obtenu de bons résultats avec des soles visqueuses de bouillie pectatée dont la composition varie de 0,1% à environ 1,5%, la variation du pourcentage dépendant des résultats désirés.
Il est bien entendu que les résultats qu'on peut obtenir sont subordonnés à un groupement satisfaisant des nombreux facteurs qui ont un effet sur la trempe. Par exemple, les conditions de température et d'agitation du bain sont des facteurs variables ayant un effet sur la trempe. D'autres facteurs qui influencent aussi la trempe sont la composition de l'acier ou de l'alliage à tremper, la température à laquelle on chauffe l'acier ou l'alliage. La viscosité du bain influe aussi sur la vitesse du refroidissement et, par suite, sur la dureté de la matière après trempe.
Il est par conséquent évident que les caractéristiques désirées pour un acier ou alliage particulier, dans des conditions particulières, doivent être exactement déterminées par des moyens empiriques.
De nombreuses modifications viendront à l'esprit de l'homme du métier et rentrent dans le cadre de cette invention.