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BREVET D' INVENTION.
Messieurs Gerald Gray FITZMAURICE et Francis John Kingdon HULL, 40, Grosvenor Gardens, Londres S.W.l, représentants légaux de Mr Christer Peter SANDBERG décédé et Monsieur Arthur John Wood GRAHAM, 40, Grosvenor Gardens, Londres S.W.l - tous de nationalité. anglaise. METHODE POUR ELIMINER L'HYDROGENE DE L'ACIER.
Ayant fait l'objet d une demande de brevet en Grande-Bretagne, en dates des 30 janvier 1942 (demande provisoire) et 16 décembre 1942 (demande définitive)..
Il est actuellement bien connu que 1 hydrogène s'occlut très aisément dans l'acier pendant la fabrication et que sa présence dans l'acier est hautement nuisible car elle se traduit souvent par la fracture interne du métal. '
Le refroidissement contrôlé de l'acier à un stade ou des stades appropriés, permet à l'hydrogène occlus de s'échapper avant qu'il n'ait pu causer un dommage quelconque, mais il est nécessai . re que le refroidissement contrôlé soit appliqué pendant que pour la première fois l'objet de fabrication se refroidit à la température ambiante après avoir été initialement coulé en lingot, car c'est pendant ce premier refroidissement qu'il y a danger qu'un fendillement interne se produise dû à l'hydrogène occlus se trouvant dans l'acier,
à moins que du temps ne soit laissé à l'hydrogène pour lui permettre de s'échapper.
Il est sans utilité de réchauffer et ensuite de refroidir sous contrôle des objets en acier dont le refroidissement après coulée n'a pas été contrôlé, dans l'espoir que ce second traitement éliminera tout ranger, car il est presque certain que le mal a déjà été fait pendant le premier refroidissement. Ceci s'applique spé-
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cialement à un grand nombre d'aciers d'alliage et à des aciers à teneur en carbone plus élevée. Une fois l'hydrogène éliminé, le chauffage et le refroidissement peuvent être effectués à la manière usuelle.
Il a été antérieurement proposé, en relation avec la fabrication de rails d'acier, pendant le refroidissement de ces rails et après qu'ils ont passé la phase critique, de ralentir la vitesse de refroi dissement sur une certaine échelle de températures, dont la limite inférieure est en-dessous de 250 .
Un procédé a également été proposé pour enlever l'hydrogène d'une surface métallique, ce procédé consistant immerger l'objet dans une solution chaude, dans l'eau, d'un ou plusieurs des composés du chrome.
La quantité d'hydrogène à enlever dépend de la teneur initiale, mais comme celle-ci n'est pas connue pendant la fabrication, il est nécessaire d'appliquer dans tous les cas le traitement complet à la matière, de manière que la quantité initiale d'hydrogène, qu'elle soit grande ou petite, soit réduite par-le traitement décrit à une valeur négligeable, qui suffit à éliminer tout danger de rupture ou de fracture interne de l'acier.
En vue de résoudre le problème du contrôle du refroidissement d'objets en acier pendant le refroidissement qui s'opère au cours de leur fabrication, selon l'invention on propose de placer ces objets dans un récipient établi de manière à maintenir son contenu à une température constante donnée, pendant une période de temps suffisan- te à prévenir la formation de ruptures internes, ce traitement étant appliqué pendant que pour la première fois l'objet se refroidit à la température ambiante après qu'il a été initialement coulé en lingot.
Le temps requis à cet effet dépend de la température maintenue dans le récipient; notamment, si la température constante dans le réci- pient n'est que de peu en dessous de la gamme des températures criti- ques, le temps requis sera approximativement le quart de celui néces- ,, saire si la température dans le récipient est maintenue à, disons 400 0, et par conséquent toute température inférieure à 400 C néces- sitera un temps plus long encore.
Le temps nécessaire pour réaliser le procédé dépend de la quanti-
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té relative d'hydrogène, dans l'acier, quantité qui n'est pas connue à ce moment, et de la température à laquelle le procédé est appliqué, des températures plus élevées nécessitant un moindre temps d'appli - cation, et des températures plus basses, un temps plus long d'appli- cation, mais comme certaines pièces coulées contiennent une quanti - @ té négligeable d'hydrogène,:tandis que d'autres en contiennent une quantité nuisible, elles doivent toutes être'soigneusement contrô- lées.
Par exemple, on a trouvé qu'à l'effet de réduire la teneur en hydrogène à une quantité négligeable, 3 heures de maintien à 600 C, @ 4 heures à 480 0 et 5 heures à 260 C sont nécessaires,.
L'expression "quantité négligeable" implique une valeur telle que lorsque l'acier devient froid, tout hydrogène restant sera en quantité insuffisante pour déterminer des fractures internes.
Ces données se rapportent au cas où une grande quantité d'hy- drogène avait été intentionnellement introduite dans l'acier d'ex- périence, mais avec moins d'hydrogène, ou des teneurs plus normales, les mêmes effets relatifs se produisent encore.
Si on le préfère, les objets d'acier dans le récipient peuvent être abandonnés à un refroidissement très lent à partir d'une tempé- rature en dessous de celles de la gamme des températures critiques, ce refroidissement contrôlé étant appliqué pendant que pour la pre - mière fois l'objet se refroidit à la température ambiante après avoir été initialement coulé en lingot.
Le temps de refroidissement varie avec la vitesse de refroidis- sement, la quantité d'hydrogène à éliminer et la gamme des tempé- ratures employée pendant le refroidissement.
On a constaté que l'hydrogène de l'acier émerge graduellement du métal lorsque celui-ci se refroidit.
Si l'acier est amené relativement rapidement à une basse tem- pérature, comme cela se produit dans la pratique normale, l'hydro- gène ne dispose pas d'un temps suffisant pour s'échapper, en parti- culier du centre de la masse, et l'hydrogène qui reste peut être suffisant pour engendrer des tensions internes capables, de provo- quer la détérioration ou rupture du métal.
Si d'autre part l'acier est maintenu pendant un certain temps
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à une température constante convena,ble, ou bien s'il est refroidi très lentement, l'hydrogène sera en mesure de n'en séparer, en élimi- nant de ce fait tout danger de produire ultérieurement des fractures internes, le temps nécessaire dépendant de la température à laquelle l'acier est maintenu.
L'hydrogène, s'il est présent, continue de s'échapper de l'acier, même après que ce dernier s'est tout à fait refroidi, mais prend plu- sieurs mois, et même des années avant de l'avoir entièrement quitté.
Un a constaté avec de l'acier intentionnellement imprégné d'hy- drogène, que.lorsqu'il est refroidi lentement, pendant 5 heures, de 590 C à 380 C, avant de compléter le refroidissement à l'air libre, les specimens étaient entièrement exempts de criques ou fentes inter nes, mais que lorsqu'ils étaient refroidis lentement pendant 3 heures seulement de 590 à 400 C ils contenaient beaucoup de ces fentes ou criques internes, tandis que d'autres specimens, refroidis normale- ment à l'air libre contenaient des nombres énormes de fentes ou cri- ques.
Le récipient est constitué par une boite, ou un dispositif enve- loppant de dimensions et forme telles qu'il s'adapte aux objets concernés.
Si une température constante doit être maintenue, le récipient peut être chauffé à l'aide de gaz chauds circulant autour de lui dans des espaces annulaires et ensuite évacués dans un ou des car- neaux. Oes gaz chauds peuvent être des gaz perdus tels que ceux qui sont généralement disponibles dans des aciéries ou bien, s'ils sont mieux appropriés, des gaz ou de l'huile, ou d'autres combustibles peuvent être brûlés sous le récipient, et les produits de combustion conduits de façon analogue, tout autour du récipient et évacués dans les carneaux.
Le récipient peut être établi en acier, riveté ou soudé, ou en toute autre matière appropriée.
Dans le cas d'un récipient,,''il y a en fait une enveloppe externe @ et une enveloppe interne, avec un espace libre entre les deux, dans lequel les gaz chauds déjà mentionnés passent et, ainsi, maintiennent constante la température interne du récipient et de son contenu.
Si l'on désire un refroidissement lent plutôt qu'un traitement à
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température constante, l'espace entre les enveloppes externe et in - terne sera rempli d'une substance non conductrice, comme par exemple de la laine de laitier, à l'effet de retenir la chaleur de la matiè- re qui subit le traitement de refroidissement lent, en réduisant ainsi le refroidissement à une vitesse minimum.
Quelque soit la méthode employée, un couvercle sera placé sur le récipient après que les objets y ont été placés, afin que leur chaleur ne puisse se dissiper.
Le maintien d'une température constante peut être réalisé égale- ment par chauffage électrique. Des thermostats appropriés peuvent contrôler et régler l'uniformité de la température .engendrée.
L'élimination de l'hydrogène des articles concernés peut être assistée en les refroidissant lentement, ou en les maintenant à une température constante dans un vide ou un vide partiel. Le réci- pient employé à cet effet sera rendu étanche et le vide sera mainte nu à l'aide d'une pompe à air ou autre moyen approprié, qui non seu- lement entretiendra le vide mais en même temps éliminera constam- ment l'hydrogène tant de l'atmosphère du récipient que des objets en traitement.
Un ou des couvercles protecteurs peuvent être placés par dessus le récipient après que les objets y ont été introduits, peur empê- cher que la chaleur ne s'échappe du récipient.
Si l'on donne au refroidissement lent des objets la préférence sur le maintien d'une température constante, le ou les récipients peuvent être effectivement enveloppés tout autour à l'aide d'une matière appropriée, comme par exemple de la laine de laitier. Si les objets sont maintenus à une température constante, le traite- ment prend environ la moitié du temps nécessaire au refroidissement lent.'
Les objets en acier, traités comme indiqué, sont placés dans le ou les récipients à une température inférieure à celles de leur gamme de températures critiques.
Si on le désire, un dispositif comportant un chauffage appro - prié pourrait être employé, dans lequel les objets d'acier seraient maintenus à une température constante pour une durée de temps dé- terminée, ou bien pourraient être refroidis lentement à une vitesse
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désirée.
Si on le désire, le récipient ou dispositif enveloppant peut, pour plus de facilité, être monté sur roues.
Il est naturellement désirable que la personne employant la méthode décrite soit en mesure de déterminer Ri oui ou non les résultats désirés ont été atteints. Cette indication naut s'obtenir nar des essais au choc effectués sur le matériau après qu'il a été refroidi de manière contrôlée, car si le "contrôle" a été insuffisant, le matériau se hrieera aisément et montrera les fentes ou ruptures internes. D'autre part, si le "contrôle" a été suffisant, le matériau ne se brisera pas aisément, mais s'il est éventuellement rompu, il ne montrera aucun signe de défaut interne.
REVENDICATIONS.
1. Une méthode d'élimination d'hydrogène de la masse interne d'un objet en acier en traitement, consistant à le maintenir dans un récipient ou dispositif enveloppant à une température constante, en dessous de celles de sa gamme de températures critiques, pendant un temps suffisant à empêcher la formation de ruptures internes, ce traitement étant exécuté pendant que pour la première foie l'ob- jet se refroidit à la température ambiante après avoir été initia- lement coulé en lingot.
2. Une méthode d'élimination d'hydrogène de la masse interne d'un objet en acier en traitement, consistant à le laisser se re- froidir très lentement à partir d'une température inférieure à celles de sa gamme de températures critiques, dans un récipient ou dispositif enveloppant, ce refroidissement contrôlé étant appli- , qué pendant que pour la première fois l'objet se refroidit à la température ambiante après avoir été initialement coulé en lingot.