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Mémoire descriptif à l'appui de la demande de brevet pour : "TRAITEMENT THERMIQUE DE METAUX ".
La présente invention concerne particulièrement le traitement d'objets métalliques dans des bains de sel fondu.
Une méthode connue de traitement thermique d'objets métalliques consiste en ce qu'on plonge ces derniers dans un bain de sel fondu. Aussitôt que l'objet était chauffé dans le bain de s'el à la température voulue,il était enlevé et refroidi rapidement ou lentement suivant l'effet que l'on voulait obtenir. L'objet sorti du bain est recouvert d'une pellicule solidement adhérente de sel fondu et après le refroidissement cette pellicule de sel doit être enlevée par exemple par lavage à l'eau. La solution de sel qui provient de ce lavage de la pellicule de sel est souvent jetée, parce que le plus souvent il n'est pas économique d'évaporer la solution pour récupérer le sel.
Parfois seulement'on procède à une évaporation,lorsque le sel a suffisamment de valeur,pour justifier
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les frais,surtout lorsqu'il s'agit de grandes quantités.
Or,la présente invention a pour objet un procédé pour l'en- lèvement plus facile de la pellicule de sel des objets traités dans un bain de sel fondu.
Il a été trouvé que lorsqu'un objet métallique est chauffé dans un bain de sel à une température qui est située soit à la même hauteur que celle du point de fusion du mélange de sels du bain,soit au dessus de ce detnier,la surface du métal est intensément mouillée par le sel fondu. Ceci provoque la formation d'une pellicule de sel qui adhère solidement à l'objet métallique lorsque ce dernier a été refroidi, cette pellicule de sel solide ne pouvant être enlevée qu'avec difficultés.En général le seul moyen utilisable pour l'enlèvement complet d'une pellicule de cette espèce,sans endommager l'objet métallique,consiste en un lavage et un frottage énergiques à l'eau.
Le plus souvent on choisit dans le cas de traitement thermique dans des bains de sel un bain dont le point de fusion est situé en dessous de la température de traitement thermique désirée. La température du bain est alors maintenue un peu au dessus de, ou à la température de traitement voulue,et cette manière de procéder entraine de nouveau la formation d'une couverture de sel solidement adhérente à l'objet traité.
La présente invention est basée sur la découverte surprenante qu'il est possible de traiter un objet métallique avec succès dans un bain de sel fondu de manière qu'il ne reste pas une couverture de sel solidement adhérente à l'objet .Pour obtenir ce résultat on choisit un bain de fusion dont le point de fusion est situé au dessus de la température de traitement désirée et le bain est maintenu à la température de fusion, ou mieux encore, à une température plus élevée.Ainsi par exemple, pour le traitement d'un objet à une température située entre 400 et 500 C on emploie un bain qui fond à environ 600 C et la température est maintenue à 700 jusqu'à 800 C.
L'objet à traiter est plongé pour peu de temps dans ce bain et en est sorti lorsque la surface de l'objet a atteint dans le bain la
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température du traitement thermique désiré(mais inférieure au point de fusion du mélange constituant le bain). De préférence le point de fusion du bain et la température de traitement thermique nécessaire sont mises en relation réciproque de manière que la t empé- rature de la surface de l'objet à traiter soit d'environ 100 à 200 0 inférieure au point de fusion du mélange du bain, ou aussi encore plus basse,lorsque l'objet est retiré du bain.
Lorsque ces conditions sont observées,il se forme,lors de l'introduction de l'objet dans le bain, autour de l'objet,essentiellement une couverture non adhérente de sel solide sous forme d'une peau ou enveloppe ou coque. Sans doute il y a suffisamment d'air adsorbé à la surface de ll,objet métallique,pour empêcher l'établissement d'une adhérence tenace de la couverture de sel solide à la surface de l'objet .L'objet étant retiré du bain avant que la surface métallique n'ait atteint le point de fusion du mélange de sels, ou du sel,cette peau ou couverture de sel solide ne fond pas.
Par conséquent,lorsque l'objet métallique est retiré du bain,il porte une couverture essentiellement non adhérente de sel solide, qui possède à son tour à sa face extérieure, une pellicule de sel fondu. Lorsque l'objet est retiré du bain,le sel fondu est rapidement refroidi par l'air sur la face extérieure de la couche de sel solide,de sorte qu'il se forme une enveloppe en sel solide.
Cette peau de sel solide faiblement adhérente peut alors être pratiquement complètement enlevée de l'objet métallique par un traitement mécanique doux quelconque,comme par chocs,flexion,vibration,grattage ou raclage ou analogue, brisant et faisant tomber la peau. De cette manière,essentiellement tout le sel entrainé hors du bain est immédiatement récupéré sous une forme sèche,prêt à un usage ultérieur,et peut être soit ramené directement dans le bain ou être mis en dépôt.
Suivant un mode d'exécution du procédé suivant la présente invention on cho isit d'abord un mélange pour le bain de sel fondu, dont le point de fusion est situé au dessus de la température désirée de traitement thermique et ce bain est alors maintenu à une température constante endéans les limites voulues près du point de
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fusion ou au dessus de ce dernier.Ensuite on introduit dans le bain pendant des longueurs de temps différentes une série d'objets métalliques et chaque éprouvette est examinée suivant les méthodes connues, si elle a subi le traitement thermique exact.
De cette manière on constate le temps nécessaire au traitement thermique dans le bain et les objets sont traités dans le bain pendant un temps de longueur correspondante.
Le temps nécessaire au traitement thermique varie suivant la chaleur spécifique de l'objet et du bain,la conductibilité thermique de l'objet métallique,sa forme,sa grandeur et son épaisseur.
En général le temps du traitement thermique est considérablement plus court,comparativement aux procédés antérieurement connus, parce que la température du bain est beaucoup plus élevée que la température de traitement désirée. Par conséquent,le présent procédé convient particulièrement bien pour le traitement d'objets d'un diamètre relativement petit en un métal d'une conductibilité thermique relativement faible,comme par exemple des tôles d'acier, des fils d'acier etc.
et des objets qui en sont fabriqués.Ainsi par exemple,on peut faire passer d'une manière continue du fil d 'acier, des bandes d'acier, ou des tôles d'acier, par le bain et ensuite entre des cylindres de cintrage, ou de flexion,ou analogue, pour le cintrage ou la flexion de fils ou bandes,lorsque le matériau s'est suffisamment refroidi pour que le sel faiblement adhérent se soit complètement solidifié. La flexion de l'acier provoque le détachement complet et la chute de ]a couverture de sel. Si l'on désire,l'appareil de cintrage ou de flexion peut être disposé au dessus du bain, de sorte que le sel solide détaché et tombant arrive directement à nouveau dans le bain.Les pertes d'entrainement sont en ce cas pratiquement nulles.
Il a été constaté en outre que la couverture de sel faiblement adhérente protège le métal contre l'oxydation avant le refroidissement. Par conséquent,il est généralement recommandable de soumettre le métal chaud, avant la flexion, ou le cintrage, ou avant un autre traitement mécanique quelconque pour en enlever
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la couche de sel,à. un refroidissement à une basse température, à laquelle une oxydation rapide ne se produit pas.
Alors qu'en général un refroidissement à l'air des objets traités est préférable, on peut cependant choisir aussi toute autre forme de refroidissement,par exemple, le métal peut être brus- queraent refroidi dans un bain d'huile,ou dans un autre liquide qui ne dissout pas la pellicule de sel. Mais on peut aussi enlever d'abord la couverture de sel et procéder ensuite à un refroidissement brusque dans de l'eau; ou dans une solution aqueuse de sel, afin de refroidir le métal à une basse température.
Les bains de sel fondu les plus divers connus peuvent être appliqués suivant le présent procédé.Ils peuvent être constitués par des sels isolés, ou par des mélanges de sels,par exemples des chlorures et d'autres halogénures, carbonates,nitrates 'et nitrites des métaux alcalins et des métaux alcalino-terreux. Les bains peuvent aussi contenir des additions connues de trempe,comme les cyanures,les cyanamides,des produits de polymérisation de l'acide cyanhydrique ou analogues, si on le désire.
REVENDICATIONS
1) Procédé de traitement thermique de métaux dans un bain de sel fondu,caractérisé en ce qu'on emploie des bains de sel fondu dont le point de fusion est situé au dessus de la température de traitement préalablement déterminée, et que les objets métalliques sont plongés dans le bain pendant si peu de temps que la température des pièces en traitement n'excède pas, ou pas essentiellement, la température de traitement,c'est à dire,qu'elle soit située en dessous du point de fusion du bain.
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Descriptive memorandum in support of the patent application for: "HEAT TREATMENT OF METALS".
The present invention relates particularly to the treatment of metal objects in molten salt baths.
A known method of heat treatment of metal objects consists in immersing the latter in a bath of molten salt. As soon as the object was heated in the s'el bath to the desired temperature, it was removed and cooled quickly or slowly depending on the desired effect. The object taken out of the bath is covered with a firmly adherent film of molten salt and after cooling this film of salt must be removed, for example by washing with water. The salt solution which comes from this washing of the salt film is often discarded, because more often it is not economical to evaporate the solution to recover the salt.
Only sometimes is there an evaporation, when the salt is of sufficient value, to justify
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costs, especially when it comes to large quantities.
However, the present invention relates to a process for the easier removal of the salt film from objects treated in a molten salt bath.
It has been found that when a metallic object is heated in a salt bath to a temperature which is either at the same height as that of the melting point of the salt mixture in the bath or above it, the surface of the metal is intensely wetted by the molten salt. This causes a film of salt to form which adheres firmly to the metal object when the latter has been cooled, this film of solid salt which can only be removed with difficulty. Usually the only means available for complete removal of a film of this kind, without damaging the metal object, consists of vigorous washing and rubbing with water.
Most often, in the case of heat treatment in salt baths, a bath is chosen whose melting point is below the desired heat treatment temperature. The temperature of the bath is then maintained a little above or at the desired treatment temperature, and this procedure again results in the formation of a salt blanket firmly adhering to the treated object.
The present invention is based on the surprising discovery that it is possible to process a metal object successfully in a molten salt bath so that a solidly adherent salt blanket does not remain on the object. a molten bath is chosen whose melting point is located above the desired treatment temperature and the bath is maintained at the melting temperature, or better still, at a higher temperature. Thus, for example, for the treatment of an object at a temperature between 400 and 500 C is used a bath which melts at about 600 C and the temperature is maintained at 700 to 800 C.
The object to be treated is immersed for a short time in this bath and left it when the surface of the object has reached in the bath the
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temperature of the desired heat treatment (but below the melting point of the mixture constituting the bath). Preferably, the melting point of the bath and the required heat treatment temperature are reciprocally related so that the temperature of the surface of the object to be treated is about 100 to 200 ° below the melting point. of the bath mixture, or also even lower, when the object is removed from the bath.
When these conditions are observed, when the object is introduced into the bath, around the object, essentially a non-adherent covering of solid salt is formed in the form of a skin or envelope or shell. No doubt there is sufficient air adsorbed on the surface of the metal object to prevent the establishment of a tenacious adhesion of the solid salt blanket to the surface of the object. With the object removed from the bath. Before the metal surface has reached the melting point of the salt mixture, or salt, this solid salt skin or blanket does not melt.
Therefore, when the metal object is removed from the bath, it bears a substantially non-adherent blanket of solid salt, which in turn has on its outer face, a film of molten salt. When the object is removed from the bath, the molten salt is rapidly cooled by air on the outer side of the solid salt layer, so that a solid salt shell forms.
This weakly adherent solid salt skin can then be substantially completely removed from the metal object by any gentle mechanical treatment, such as by impacting, bending, vibrating, scraping or scraping or the like, breaking and causing the skin to fall off. In this way, essentially all of the salt washed out of the bath is immediately collected in a dry form, ready for later use, and can either be returned directly to the bath or be deposited.
According to one embodiment of the process according to the present invention, a mixture is first chosen for the molten salt bath, the melting point of which is located above the desired heat treatment temperature and this bath is then maintained at constant temperature within the desired limits near the point of
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fusion or above the latter. Then a series of metallic objects are introduced into the bath for different lengths of time and each specimen is examined according to known methods, if it has undergone the exact heat treatment.
In this way, the time required for the heat treatment in the bath is observed and the objects are treated in the bath for a time of corresponding length.
The time required for heat treatment varies depending on the specific heat of the object and the bath, the thermal conductivity of the metal object, its shape, size and thickness.
In general the heat treatment time is considerably shorter compared to previously known methods because the bath temperature is much higher than the desired treatment temperature. Therefore, the present method is particularly suitable for processing objects of relatively small diameter made of a metal of relatively low thermal conductivity, such as, for example, steel sheets, steel wires etc.
and articles made from it. Thus, for example, steel wire, steel strips, or steel sheets can be passed continuously through the bath and then between bending rolls. , or bending, or the like, for bending or bending wires or bands, when the material has cooled sufficiently that the weakly adherent salt has completely solidified. The bending of the steel causes the complete detachment and fall of the salt blanket. If desired, the bending or bending apparatus can be placed above the bath, so that the loose and falling solid salt returns directly into the bath. The entrainment losses are in this case practically zero .
It was further found that the weakly adherent salt blanket protects the metal against oxidation prior to cooling. Therefore, it is generally advisable to subject the hot metal, before bending, or bending, or before any other mechanical treatment to remove it.
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the layer of salt, to. cooling to a low temperature, at which rapid oxidation does not occur.
While in general air cooling of the treated articles is preferable, however, any other form of cooling can also be chosen, for example the metal can be suddenly cooled in an oil bath, or another. liquid that does not dissolve the salt film. But you can also first remove the salt cover and then proceed to abrupt cooling in water; or in an aqueous salt solution, in order to cool the metal to a low temperature.
The most diverse known molten salt baths can be applied according to the present process. They can be constituted by isolated salts, or by mixtures of salts, for example chlorides and other halides, carbonates, nitrates and nitrites of the salts. alkali metals and alkaline earth metals. The baths can also contain known quench additions, such as cyanides, cyanamides, hydrocyanic acid polymerization products or the like, if desired.
CLAIMS
1) Process for the heat treatment of metals in a molten salt bath, characterized in that molten salt baths are used whose melting point is located above the previously determined treatment temperature, and that the metallic objects are immersed in the bath for such a short time that the temperature of the parts being treated does not, or not essentially, exceed the treatment temperature, that is to say, that it is located below the melting point of the bath.