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Procédé pour chromer des objets en fer ou en acier.
Comme on le sat, la surface d'objets en fer et en acier peut être enrichie en chrome par diffusion. Ce résultat s'obtenait suivant les procédés antérieurs par le fait qu'on em- paquetait les pièces dans de la poudre de chrome ou de ferrochrome et qu'on chauffait longtemps l'ensemble à des températures très élevées, par exemple à 1200-1300 C. Dans ces derniers temps, on a employé pour le chromage des composés volatilisables du chrome en particulier des composés chlorés du chrome, à l'état de vapeur, parmi lesquels le chlorure chro- i,ieux s'est montré particulièrement utilisable.
Grâce aux composés chlorés volatilisables du chrome, on est arrivé à une diminution considérable des températures élevées de trai- tement et à un raccourcissement notable de la durée du traitement, par exemple à des températures de traitement d'environ 1000 et à des temps de traitement d'environ 5 heures au moyen desquels on pouvait obtenir un bon chromage super-
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ficiel jusqu'à des profondeurs de 0,1 mm en moyenne.
La composition de la matière à chromer a également une influence sur l'allure du chromage et sur les propriétés de la surface chromée, en ce sens qu'il est connu notamment que la diffusion du chrome est rendue plus difficile lorsque la teneur en carbone de la matière augmente. On exigeait par conséquent jusqu'à présent pour le chromage des alliages du fer ayant au maximum 0,2% et avantageusement pas plus de 0,1% de carbone.
Des recherches étendues ont donné que par le choix d'une matière de base faiblement carburée seule, on n'arrive pas à une allure convenable du chromage et à des surfaces utilisables, car, comme on l'a observé, ce n'est pas le pourcentage de carbone dans la matière mais la quantité de carbone qui règle ces qualités. Lors du chromage, il se produit -en effet une migration du carbone de l'intérieur de la section transversale vers la surface, migration qui est d'autant plus grande que la section elle-même possède plus de carbone.
Ainsi il n'est pas possible dans les conditions habituelles de chromage, de chromer de façon irréprochable un acier contenant environ 0,02% de carbone et ayant une épaisseur de paroi d'environ 10 mm., tandis que sur le même acier, dans les mêmes conditions de chromage, pour une épaisseur de paroi d'environ 2 mm on obtient directement des zônes de chromage très bonnes et très résistantes.
Il résulte de cette constatation que pour ce qui concerne l'opération de chromage et la qualité des surfaces chromées, l'épaisseur de paroi des pièces à chromer et la teneur en carbone de la matière à chromer se trouvent sous la dépendance l'une de l'autre et que dams cette fonction il doit y avoir des limites au-dessus desquelles on n'obtient aucune surface chromée bien utilisable et en-dessous desquelles on obtient des surfaces bien
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utilisables.
Bien que sur la base d'expériences antérieures, il ait été établi que l'influence défavorable du carbone peut s'éliminer par l'addition au fer de certains éléments d'alliage, par exemple par l'addition de titane, de vanadium, de niobium, de manganèse ou d'aluminium, on obtient en tout cas en utilisant la loi existant entre l'épaisseur de paroi et la teneur en carbone des pièces à chromer, des surfaces chromées plus sûres, utilisables avec plus d'économie sur des objets en fer ou en acier même à plus forte teneur en carbone et dans une gamme plus étendue des épaisseurs de paroi.
La loi existant entre l'épaisseur de paroi et la teneur en carbone au point de vue de l'allure du chromage et de la qualité des surfaces chromées est déterminée, suivant la présente invention, par l'équation a . b = F(b), équation dans laquelle a donne l'épaisseur de paroi en millimètres et b la teneur en carbone en pourcents. Si dans cette équation F (b) dépasse une valeur déterminée, la surface d'objets consistant en des alliages purement de fer et de carbone ne peut plus être chromée d'une matière satisfaisante, c'est à dire qu'il se produit alors, dans les conditions usuelles de chromage, des zones de chromage qui sont cassantes et possèdent seulement une résistance relativement minime à la corrosion.
On peut s'opposer de nouveau à ceci toutefois, suivant la présente invention, en faisant aux alliages ayant une semblable valeur de F(b), des additions d'éléments qui empêchent la migration du carbone dans la section, par exemple de titane, de manganèse, de niobium ou d'aluminium.
La valeur pour F (b) de laquelle on obtient lors du chromage, sans mesures spéciales d'alliage, qualitativement des surfaces de chromage non satisfaisantes et endessous de laquelle on obtient en tout cas lors du chromage des surfaces très bonnes et utilisables, peut être remplacée par des constantes d'une manière suffisante pour la pra-
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tique dans trois zones grossièrement échelonnées de carbone.
Pour la zone de carbone la plus basse jusqu'à environ 0,05% 0, cette constante est 0,08, pour la zône d'environ 0,1 - environ 0,4% C elle est de 0,12 et pour une zone de 0,5 - environ 1,5% C elle vaut 0,17. Comme les constantes représentent seulement des valeurs pratiques d'approximation, il faut compter sur une dispersion des valeurs de ¯ 0,02 max. on a représenté graphiquement au dessin sous quelle dépendance se trouvent l'allure du chromage et la qualité des surfaces chromées, en particulier par rapport à l'épaisseur de paroi des objets à chromer et à la teneur en carbone des alliages de fer et de carbone dont ils sont faits.
Sur ce diagramme, la courbe AB représente chaque fois la valeur limite du produit de l'épaisseur de paroi et de la teneur en carbone des objets à chromer jusqu'à laquelle on parvient à produire sur du fer ou de l'acier non allié, par diffusion, des surfaces de chromage de valeur particulièrement élevée. La région entre la courbe AB et les axes de coordonnées contient par conséquent pour des espèces de fer et d'acier non alliées les conditions qui doivent être données pour produire des zônes de chromage qui peuvent supporter entre autres de fortes déformations, par exemple des rayons de flexion d'environ 2 mm., et sont complètement résistantes à une forte corrosion humide. (Essai dans une caisse de jaillissement d'eau salée).
Lorsqu'on veut obtenir les mêmes propriétés des surfaces chromées avec des épaisseurs de paroi et des teneurs en carbone à droite de la courbe AB, on ne doit plus employer suivant la présente invention, pour la fabrication des objets à chromer, des espèces pures de fer et d'acier mais bien des alliages de fer et de carbone qui contiennent des additions de titane, de vanadium, de niobium ou d'éléments à ac-
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tion analogue, au moins en quantités telles que la teneur d'ensemble en carbone de l'alliage est décombinée de celui-ci.
On peut obtenir le même effet par l'addition de manganèse ou d'aluminium, par exemple au moyen d'un alliage qui présente, à côté d'environ 0,1% de carbone, environ 3% de manganèse.
La transition des propriétés des surfaces chromées de la région à gauche do la courbe AB vers la région à droite de la courbe n'est pas brusque; il y a au contraire entre la courbe AB et une courbe CD comportant pour F(b) une valeur des constantes plus élevées de 0,06% une région dans laquelle on peut produire encore, sur des catégories de fer et d'acier non alliées, des surfaces de chromage qui supportent des déformations moyennes, par exemple de légères flexions, et sont résistantes à l'air humide. Cette résistance est indiquée éga- le::lent par l'absence d'attaque dans l'acide nitrique chaud à 50%.
Lorsqu'il s'agît donc seulement de produire des surfaces chromées de cette qualité moyenne, on peut faire les objets à chromer en des sortes de fer et d'acier non alliées et régler la teneur en carbone de celles-ci sur l'épaisseur de paroi des pièces de telle manière que l'on tient compte des conditions de la zone située entre les courbes AB et CD.
Tandis que dans la région à droite de la courbe CD du diagramme, on obtient par la décombinaison complète du carbone des alliages employés, au moyen de titane, de vanadium, de niobium, etc., sans difficulté, des surfaces chromées ayant les propriétés élevées de la région à gauche de la courbe AB, on peut parvenir également à droite de la courbe CD à des zones de chromage ayant les propriétés de la région située entre les courbes AB et CD, lorsqu'on ajoute aux alliages de fer et de carbone dont les objets sont faits, des quantités plus minimes de titane, de vanadium, de niobium, etc., que celles qui sont nécessaires pour la décombinaison complète de
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la teneur en carbone des alliages.
En résumé, la présente invention utilise pour la premiè- re fois la constatation que pour ce qui concerne l'allure du chromage et les propriétés de la surface chromée, les épais- seurs de parois et la teneur en carbone des pièces à chromer doivent se trouver sous une dépendance l'une par rapport à l'autre et elle indique en outre les conditions qui doivent être observées pour produire avec sécurité et avec la plus grande économie les propriétés des pièces chromées que l'on exige dans le cas particulier considéré. En outre, les enseignements de la présente invention sont valables pour n'importe quel genre de chromage par diffusion, c'est à dire aussi bien pour le chromage dans des enveloppements purement 'métalliques que pour le chromage avec des composés de chrome vaporisables ou en vapeur, en particulier des composés chlorés de chrome.