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Procédé de production de soudures en surface.
La présente: invention se rapporte à un procédé de production de soudure en surface contenant du fer et du chrome par soudure à l'arc sur des pièces de fer, d'a- cier, et en alliages de fer et d'acier.
L'invention se rapporte également à des électro- des à revêtement pour réaliser le procédé en question.
Pour réaliser des surfaces dures, on a surtout utilisé jusqu'ici des électrodes à revêtement mince et ayant pour âme un fil d'acier contenant environ 1% C. lorsqu'on désirait une dureté modérée d'environ 250 à 300 unités Bri- nell pour le produit soudé en surface. En adoptant un revê- tement mince, la plus grandepartie du pourcentage de carbone de l'âme est intentionnellement éliminée par combustion.
Il reste toutefois une quantité de carbone suffisante pour obtenir la dureté désirée du matériau soudé comme consé- quence de la vitesse de refroidissement relativement grande
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après la soudure de sorte que le matériau soudé s'en trouve partiellement durci.
Ces électrodes sont désavantageuses en ce sens que la dureté obtenue n'est pas constante, mais dépend de la vitesse de refroidissement qui, à son tour, dépend du mode de soudure. Par exemple, une dureté désirée de 500 Brinell environ ne peut pas être obtenue en déposant un chapelet de soudure sur une grande pièce, c'est à dire quand la vitesse de refroidissement est grande, tandis que, d'au- tre part, la dureté peut tomber à 150 Brinell même en dé- posant une multitude de chapelets sur une pièce relative- ment petite ou en soudant sur une pièce préalablement chauf- fée, lorsque la vitesse de refroidissement est faible.
Un autre inconvénient qui peut surgir avec les électrodes ré- side dans le fait que l'absorption d'azote qui peut être relativement grande à cause du revêtement mince , rend le matériau soudé cassant et donne lieu à un accroissement de dureté généralement incontrôlable.
Le but de la présente invention est d'éliminer ces inconvénients/de rendre possible l'obtention d'une dureté du matériau soudé essentiellement indépendante du procédé de soudure et de la nature et des dimensions de la pièce.
Conformément à l'invention, ce but est atteint en effectuant la soudure à l'aide d'une électrode revêtement dont l'âme consiste en de l'acier ou en du fer doux et dont le revê- tement contient du chrome ou un alliage de chrome, les pourcentages en carbone et en chrome de l'électrode étant arrangés de telle sorte que, par soudure de façon normale, la métériau soudé contienne tout au plus 0,20% de carbone et 2 à 7% de chrome et que, en ce qui concerne la structure, elle consiste essentiellement en ferrite et autres consti- tuants à structure très dure. Des recherches microscopiques ont montré que ces constituants à structure plus dure con- sistent probablement en de la martensite et/ou cémentite. @
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Le pourcentage en carbone sera aussi faible que possible.
Dans tous les cas, l'électrode , comme mentionné ci-dessus, ne doit pas donner un matériau soudé ayant un pourcentage en carbone supérieur à 0,20% du moment que l'in- fluenae du matériau de base est éliminée, c'est à dire que le matériau soudé en entier ne doit pas contenir plus de 0,20% de C.
On obtiendra par conséquent un degré de sécurité' plus élevé avec un pourcentage de carbone plus faible,par exemple 0,L5% ou 0,10% ou encore moins.
Ainsi, afin de réaliser la dureté désirée dans le matériau soudé, ce dernier, conformément à l'invention, sera allié à du chrome ajouté au matériau soudé ne provenant pas de l'âme mais du revêtement en quantité telle que le pourcen- tage de chrome du matériau soudé atteigne 2 à 7%. Le chrome ou l'alliage de chrome dans le revêtement aura par conséquent une teneur en carbone suffisamment basse pour que la limite ci-dessus pour le pourcentage de carbone du matériau soudé ne soit pas dépassée. L'épaisseur et la composition du revêtement devront être telles qu'elles conduisent à une absorption d'azote aussi faible que possible.
Ce. qui suit peut êtresignalé comme exemple de réa- lisation de l'invention :L'âme a la composition suivante :
EMI3.1
<tb> C. <SEP> Max <SEP> 0,12%
<tb> Si <SEP> max. <SEP> 0,10%
<tb>
<tb>
<tb> Mn <SEP> max <SEP> 0,60%
<tb> S <SEP> max <SEP> 0.,040%
<tb>
<tb> P <SEP> max <SEP> 0,040%
<tb>
Le revêtement fut formé d'un mélange contenant les constituants suivants :
EMI3.2
<tb> Fluorine <SEP> 5-16%
<tb>
<tb> Rutile <SEP> 27-40%
<tb>
<tb> Calcaire <SEP> 18-40%
<tb>
<tb> Ferro-manganèse <SEP> 0-10%
<tb>
<tb> Ferro-silicium <SEP> 5- <SEP> 13%
<tb>
EMI3.3
Ferro-chroQne l0-3Ciâ
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et du silicate de sodium et/ou de potassium fut utilisé comme liant en quantité telle que le revêtement fini en contienne 5 à 15%.
Avec 10,20 et 30% de ferro-chrome, on a obtenu respectivement environ 2,4 et 6,5% de chrome dans le ma- tériau soudé* Le pourcentage de carbone dans la matériau soudé est inférieur à 0,10% dans tous les cas. Le pour- centage de carbone du ferro-chrome employé (60 à 65% de Cr) était de 0,3 à 0,5, dans le ferro-manganèse au maximum 1% et dans le ferro-silicium pas supérieur à 0,5%.
Par soudure de chapelets en deux couches sur du fer doux, au cas où la pièce avait la faculté de se refroi- dir entre le dépôt du premier chapelet et celui du second on a obtenu une dureté d'environ 215 unités Brinell pour environ 2% de Cr dans le matériau soudé, environ 300 Brinell pour 4% de Cr et environ 325 Brinell à environ 6,5% de Cr.
En soudant des chapelets à une couche sur du rail contenant 0,60%. C quand la pièce était préalablement chauffée au rouge, on a obtenu une dureté Brinell d'environ 280 unités pour environ 4% de chrome dans le matériau soudé. Lors de la sou- dure a'une seule couche sur un matériau ayant un tel pour- centageélevé en carbone, on pourrait s'attendre à une dureté considérablement accrue due à la dilution du matériau soudé par le matériau de base. Un tel accroissement n'est toutefois pas obtenu à cause du fait que, conformément à l'invention, le matériau soudé lui-même avait un pourcentage de C telle- ment faible qu'un léger accroissement de ce dernier était sans influenoee sur la dureté.
Lors de la soudure d'unenouvelle couche de chapelets sur le premier dépôt et dans les mêmes conditions, on a obtenu une dureté Brinell d'environ 285 uni- tés,ce qui est une dureté constante surprenante en dépit du fait que, dans ce cas, la pièce exerçait une influence nulle ou considérablement réduite. Ceci montre qu'à environ 4% de Cr et au maximum 0,1% C pour le matériau soudé, la dureté ne
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varie pas plus que de 300 à 285 unités Brinell ce qui cons- titue une variation tellement insignifiante qu'elle peut être complètement négligée lors de la soudure sur des pièces froides ou portés au rouge et on a également été surpris de découvrir que la composition. du matériau de baae n'exerce aucune influence sur la dureté du matériau soudé.
La com- position de revêtement étant à d'autres points de vue ap- propriée, la matériau a une faible teneur en azote et en oxygène ce qui améliore considérablement la ductilité et la résistance au fendillement du matériau soudé.