BE460598A

BE460598A -

Info

Publication number: BE460598A
Authority: BE

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Prooédé   pour la diffusion de métaux dans du fer et de l'acier. 



   L'invention a trait à un procédé pour la diffusion de métaux dans du fer et de l'acier et concerne parti- culièrement la trempe en surface de ceux-ci. La présente invention fournit un procédé pour la diffusion de mé- taux dans du fer et de l'acier, dans lequel le fer ou l'acier est chauffé à une température située entre 500 et 1150 C. dans une atmosphère carburante, en présence de la vapeur d'un halolde ou   d'haloldes   de un ou de plu- sieurs des métaux niobium, tantale, tungstène, molybdène, zirconium, titanium, vanadium, chrome, manganèse, nickel et cobalt. 



   Par le   procédé   de la présente invention; la faible quantité de métal qui diffuse dans le fer et l'acier a oomme effet d'accélérer la diffusion de carbone et la profondeur de la couche est augmentée en   conséquence.,,,-   

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
Un, chlorure est employé de préférence comme   haloide   et la température employée est de préférence située entre 
700 et 1050  C. 



   Le procédé est exécuté de préférence en présence de charbon de distillation comme charbon de bois ou coke et celui-ci peut être employé comme véhicule pour l'ha- laide dont on fait usage. Lorsqu'on emploie du charbon de bois ou du coke, il n'est pas absolument nécessaire d'introduire un gaz carburant dans la chambre, étant don- né que ce dernier peut être formé in situ, mais il est néanmoins préférable d'introduire un gaz carburant comme supplément au charbon de bois ou au coke étant donné que ceci donne de meilleurs résultats. 



   Parmi les avantages de l'emploi de charbon de bois ou de coke, il faut citer les suivants : Lorsque on emploie de l'acétylène comme gaz carburant   on   comme   addition   au gaz carburant, il y a généralement un dépôt considérable de carbone pulvérisé ou de suie. Si   celui-ci   est déposé sur la surface de l'acier ou du fer qui est en traitement, l'action carburante s'arrè-te pres- que toujours par suite de la nature impénétrable de la suie ,le contact entre l'acier et le gaz étant empêché. 



  Ceci arrive également lorsqu'on fait usage d'autres hydrocarbures riches en carbone, soit seuls soit mélangea avec un autre gaz. Il a été constaté que la présence de charbon de bois ou de coke dans la chambre d'opération   empèche   le dépôt de suie sur la surface de l'acier et constitue de ce chef une méthode utile et sûre pour ob- vier à cette difficulté. Suivant une variante, si l'on préférait employer les   haloldes   sous forme de gaz, l'a- cier ou le fer pourraient alors être introduits dans la masse de charbon de bois ou de coke et le mélange de gaz carburant et d'haloides passerait dans la chambre du four.

   Il est également possible de maintenir le charbon de bois ou le coke séparé de l'acier ou du fer, si on le désire, et de faire passer le mélange de gaz carburant 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 et de gaz   halolde   ou le gaz carburant seul par le charbon de bois ou le coke à une température élevée.,, avant de le faire passer par la chambre du four, 
Un autre avantage de   remploi   de charbon de bois et de coke est, lorsque le gaz carburant employé est du gaz de houille qui contient du CO2 et du CO, que la présence de charbon de bois ou de coke à une température élevée augmente très considérablement la proportion de CO au détriment du CO2, qui est un gaz non-carburant et, de ce fait, le rendement carburant du gaz est augmenté d'une manière appréciable. 



   Le charbon de bois ou le coke peut être imprégné de la même manière que les substances poreuses résistant à la chaleur, décrites dans d'autres brevets récents de la demanderesse. 



   Si on le désire, le charbon de bois peut être activé avant l'imprégnation. 



   L'atmosphère   carburante   contient de préférence de l'acétylène et un chlorure du métal à diffuser dans le fer et   l'acier.   Ainsi par exemple, le fer ou l'acier en traitement peut être introduit dans un tube à travers le- quel est passé un mélange d'acétylène et de vapeur d'un chlorure d'un des métaux précités, le tube étant chauffé à une température située entre 500 et 1150  C, en prenant naturellement soin de faire usage d'une température suf- fisamment élevée pour maintenir le chlorure sous forme de vapeur à la pression existante dans le tube ou, de toute façon,, si la totalité du chlorure n'est pas sous forme de valeur,

   de veiller à ce que la pression de la vapeur du chlorure dans le tube soit suffisamment élevée pour per- mettre que la réaction avec toutes les parties du fer ou de l'acier en traitement   s'accomplisse   à une allure rai- sonnablement rapide. 



   Suivant une variante, le ou les chlorures peuvent être formés in-situ dans le tubeen faisant passer un mélange d'acétylène et de chlorure d'hydrogène sur un ou sur plu- sieurs des métaux précités en forme de poudre chauffée à 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 une température appropriée pour former le chlorure, le fer ou   l'acier   en traitement se trouvant également dans le tube, de préférence à l'extrémité éloignée du point d'introduc- tion du mélange d'acétylène et de chlorure d'hydrogène. 



  Cette réalisation de l'invention est toutefois moins sou- haitable, eu égard à la difficulté du règlage de la compo- sition du mélange de gaz. 



   Tandis que l'emploi d'une atmosphère d'acétylène a été décrite, d'autres atmosphères   carburantes   peuvent éga- lement être employées, par exemple le gaz de houille. 



   Dans le cas de molybdène tantale et tungstène quand une atmosphère d'acétylène est employée, la température sera en général entre 700 et 1050  C, et le temps du trai- tement compris entre 2 et 4 heures, conformément. à la pro- fondeur de diffusion   exigée.   



   Dans le cas de molybdène, il est préférable d'employer une atmosphère d'acétylène et la température employée sera en général située entre 700 et   1050    C, en employant un temps de traitement compris entre 30 minutes et 4 heures, suivant la profondeur de la diffusion exigée, par exemple 0. 04 à 0.15 de pouce. 



   Dans le cas de nickel et de cobalt, une atmosphère d'acétylène sera employée en général en faisant usage d'une température située entre 750 et 1050  C, et d'un temps de traitement compris entre 2 et 4 heures, 
Les exemples suivants montrent comment le procédé sui- vant l'invention peut être exécuté. 



   1.- Des chlorures de tungstène obtenus à partir de wolframite par l'intermédiaire du tungstate de sodium, fu- rent introduits dans une extrémité d'un four et des barres d'acier furent introduites à l'autre extrémité. L'air fut expulsé du four à   l'aide   d'acétylène et ensuite   ltintro-   duction d'acétylène fut continuée dans le four à   l'extré-   mité par laquelle les chlorures de tungstène avaient été introduites, le four étant chauffé à une température située entre 700 et 900  C pendant une période comprise entre 30 minutes et 2 heures, suivant l'épaisseur de diffusion 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 exigée. 



   On a constaté que la surface résistait à ltacide chlorhydrique dilué,   qu'il   y avait une carburation parfaite de la surface et que la pénétration était de 0. 04 à 0.24 de pouce. La dureté de la couche était 15 à 25 au   soléros-   oope augmentant jusqu'à. 80 à 90 par un traitement ultérieur par saisissement. La ténacité des objets saisis était leur propriété physique la plus frappante. Un objet brisé par martelage et torsion a montré très nettement la zone de diffusion. 



   Une diffusion mixte de niobium et de tungstène ou de molybdène donne également une dureté considérable sans que la zone de diffusion soit aussi cassante qu'avec la diffu- sion de niobium seul. 



   2.- Du chlorure de molybdène fut introduit à une extré-   mitié     d'un   four et des plaques de fer pur furent introduites à l'autre extrémité du four d'où l'air fut expulsé à l'aide d'acétylène. De l'acétylène fut passé dans le four à l'ex- trémité par laquelle le chlorure de molybdène avait été introduit, le four étant chauffé à une température située , entre 700 et 1000  C, pendant une heure. Une diffusion du molybdène dans   le'fer   fut obtenue et la couche était simi- laire à celle du tungstène décrite dans l'exemple 1, mais la diffusion de carbone n'était pas si profonde. 



   3.- Un nombre de boulons en acier de 2 pouces de lon- gueur et d'un demi,pouce de diamètre furent introduits dans un four et l'air fut expulsé du four à l'aide   d'acétylène.   



   Un courant   d'acétylène   contenant de la vapeur de chlorure de chrome fut passé ensuite à travers le four à une tempé- rature de 1000  C, pendant   S'heures   et demi et le chrome fut diffusé dans la surface des boulons. 



   Il doit être entendu que la présente invention comprend la diffusion dans le fer ou l'acier de mélanges de 2 ou plu- sieurs des métaux spécifiés et que ces métaux peuvent s'al- lier entre eux. 



   Des exemples de cette modification de l'invention seront donnés maintenant 

 <Desc/Clms Page number 6> 

   4.- Un   mélange des chlorures de niobium et de tungs- tène, les proportions des chlorures étant choisies telles que la proportion en poids du tungstène et du niobium fut dans le rapport de 4 :1, fut .introduit dans un four.dans lequel des barres d'acier étaient introduites à une extré-   mitié   et les chlorures à l'autre. L'air fut expulsé du four à l'aide d'un courant d'acétylène et ensuite le pas- sage de l'acétylène par le four fut continué à une tempé- rature située entre 850 et 950  C, pendant 2 heures, le tungstène et le niobium   diffusant   dans les barres d'acier. 



  L'aspect de la surface était similaire à celui obtenu avec le tungstène et la dureté était environ de 30 à 40 au scléroscope. Par chauffage et saisissement toutefois, la dureté fut augmentée jusqu'à 80 au soléroscope et le métal pût être porté à la température d'oxydation et même par- fois au rouge sans perdre sa dureté, tandis que la pro- fondeur de diffusion pût être augmentée par un plus long temps de traitement par exemple jusqu'à   4   heures.   La:   diffusion de carbone était particulièrement bonne.      



   Au lieu d'acétylène le gaz de houille peut être utilisé. 



   5.- Du charbon de bois fut imprégné d'un mélange de chlorures de chrome et de tungstène en proportions égales et la matière imprégnée introduite à une extrémité d'un tube réfractaire, à l'autre extrémité duquel furent in- troduites des barres d'acier doux contenant   0.15   de carbone. L'air fut expulsé du tube en introduisant du gaz de houille et ensuite le-passage du gaz de houille fut continué à partir de l'extrémité du tube contenant le charbon de bois imprégné, le tube étant chauffé à une tem- pérature de 970  C, pendant 4 heures; la pénétration to- tale de carbone'était 0.105" et la couche réelle (à 0.3% de carbone} était   0.090".   



   6.- Du charbon de bois fut imprégné avec un mélange de chlorures de chrome et de tungstène en proportions égales et la matière imprégnée introduite à une extrémité d'un tube réfractaire, à l'autre extrémité duquel furent introduites des barres d'acier doux, contenant   0.15 %   de 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 carbone. L'air fut expulsé du tube par l'introduction de gaz de houille et ensuite le passage de gaz de houille fut continué du côté- du tube contenant le charbon de bois impré- gné, le tube étant chauffé à une température de   10200 0   pen- dant 4 heures. La pénétration totale de carbone était 0.130" et la couche réelle (à 0.5 % de carbone) était   0.115".   



   7.- Du charbon de bois fut imprégné avec un mélange de chlorure de chrome et de tungstène en proportions égales et la matière imprégnée introduite à une extrémité d'un tube   réfractaire   à l'autre extrémité duquel furent introduites des barres en acier doux contenant 0.15 % de carbone. L'air fut expulsé du tube par l'introduction d'un mélange d'une partie en volume de gaz de houille et de deux parties en volume d'acétylène et ensuite le passage du gaz fut   continué   à partir de   l'extrémité   du tube contenant le charbon de bois imprégné, le tube étant chauffé à une température de 1020  C pendant 4 heures. La pénétration totale de carbone était   0.150"   et la couche réelle (à   0.5   de carbone) était 0.125". 
 EMI7.1 
 



  La pénétration dans les exeuples's'à 7 fut mesurée par ex. men)uiCr08oopique pour la diffusion totale de carbone et par essai de dureté pour la couche réelle. On ne   trouva,dans   aucun des produits des exemples 5 à   7,   trace de cémentite, ce qui indique que la saturation en gaz carburant ne tut. jamais atteinte. 



   Revendications. 
 EMI7.2 
 



  ---------------------------- 
1.- Procédé pour la diffusion de métaux dans du fer et de l'acier, dans lequel le fer ou   l'acier   est chauffé à une' température située   entra 500   et 1150    0   dans une atmosphère   .     carburante   en présence de la vapeur d'un haloide ou   d'halo!des   d'un ou'de plusieurs métaux niobium,   tantale, tungstène,   molybdène, zirconium, titanium, vanadium, chrome, manganèse, . nickel et cobalt.

Claims

2.- Procédé, suivant la revendication 1, dans lequel la tem- pérature est située entre 700 et 1050 C. EMI7.3

. f <Desc/Clms Page number 8> 3.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, dans lequel l'halofde est un chlorure* 4,- Procédé suivant les revendications 1 à 3, dans lequel la réaction est exécutée en présence de charbon. de bois ou de coke.' @ 5.- Procédé suivant la revendication 4, dans lequel le charbon de bois ou le coke sert comme véhicule pour l'haloide.

6.- Procédé suivant la revendication 3, dans lequel le ou les chlorures sont formés in-situ par la. réaction, de chlorure d'hydrogène avec un ou plusieurs des métaux niobium, tantale, tungstène. moyldène, zirconium, tita- nium., vanadium, chrome, manganèse, nickel et cobalt,; 7.- Procédé pour là diffusion de métaux dans du fer ou de l'acier, essentiellement comme décrit avec référence aux exemples donnés.

8.- Le fer ou l'acier traités suivant le procédé diaprés les revendications 1 à 7.