BE472161A

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Publication number: BE472161A
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Description


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 perfectionnements aux   procèdes   et aux atmosphères de carburation. 



   La présente invention est relative à la. trempe de surface; elle est destinée à permettre l'obtention de surfaces de   concen-   tration de carbone relativement très élevée à des températures données, à combiner la haute teneur en carbone avec la haute te- neur d'azote sur une échelle considérable de températures de trai- tement, à procurer la possibilité d'obtenir économiquement une couche appropriée de pénétration relativement très profonde en une période de traitement donnée et de   tagon   générale à procurer un procédé perfectionné économique et aisément contrôlable de carburation et de nitruration ou de carburation accrue (avec quelque peu de nitruration) ainsi que les articles améliorés qui en résultent. 

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   Dans un procédé de trempe superficielle selon l'invention, les produits sont traités par un mélange de gaz de nitruration et de gaz de carburation comprenant des constituants   combusti-   bles dans lesquels sont présents le CO et le CH4. 



   De préférence les constituants combustibles seront en ordre principal CO. CH4 et H2. les proportions du constituant de car- buration étant de l'ordre de 00 10 à 80%. CH4 10 à 40% du volume total. Les proportions de gaz sont indiquées en volume, 
Des quantités beaucoup plus réduites de 00 et CH4, bien que capables de produire la carburation, ne sont pas adéquates au point de vue commercial ni économiques, en raison du facteur temps. 



   Sous un des aspects Importants de l'invention, il a été   ob-   servé que le mélange peut être utilisé dans des conditions de temps et de température qui auront pour résultat une pénétration prédéterminée et une teneur de carbone à ou près de la surface beaucoup plus grande que celle finalement requise, de telle sorte que la couche peut alors être   diffusée   et le traitement ultérieur appliqué si c'est nécessaire et suivant la nécessité pour produi- re les caractéristiques finales requises.

   A des températures de traitement actif situées entre environ 650 C et 900 C, lorsque, par exemple 25% d'ammoniaque sont utilisés dans le mélange, l'on peut obtenir une surface à teneur de carbone relativement très élevée aussi bien qu'une surface   à   haute teneur d'azote; au-des- sus de 900 C l'effet peut produire plutôt une carburation accrue qu'une teneur particulièrement élevée d'azote. 



   Lorsque les caractéristiques de la matière et le genre de couche désirée le permettent, des températures excédant bien   90000   peuvent être adoptées en utilisant proportionnellement plus d'am- moniaque. Avec une matière de carburation normale des températu- res de   95000 à   1000 C sont tout à fait praticables sous le rapport 

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 commercial et   techniquement   il est possible d'utiliser des   tempé-   ratures considérablement plus élevées. 



   D'une manière générale, au plus élevée sera la température de traitement actif pour un mélange de gaz donné, au plus réduite sera la teneur en surface d'azote obtenue. 



    @   
Dans la carburation gazeuse, si t représente la période ac- tive et T le temps total pour l'exécution du procédé y compris la diffusion, T/t est le rapport réglant le genre de couche pou- vant être obtenue avec des aciers donnés à des températures don- nées. En utilisant à la fois le gaz de carburation et, mettons 10% ou plus d'ammoniaque, l'on obtient une couche relativement élevée de carbone et une surface relativement élevée d'azote en une période active donnée à n'importe quelle température comprise approximativement entre   650*0   et 900 C. 



   Ceci permet une période de diffusion plus longue, c'est-à- dire un   rapport T/t   agrandi et un temps total plus court pour une profondeur utile donnée de couche. La carburation accrue au-des- sus d'environ 900 C procure un avantage analogue, ainsi que le fait la carburation effective et une nitruration moindre, à tous les échelons de température, avec des quantités moindres   d'ammonia-   que dans le mélange. 



   Au point de vue technique le gaz convenant le mieux est le gaz d'éclairage traité (conformément au brevet N  462.562) pour éliminer tout 002, O2 et S ainsi que la vapeur d'eau. Un gaz d'éclairage préparé typique possède, par exemple la   composition :   
002 = néant '02 néant 
H29 néant 
8 = négligeable 
00   = 19   
H2 = 48% 
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 oli4 2q.ofo fi 

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 traces d'autres hydrocarbones gazeux 
N2 = différence. 



   Le gaz de nitruration usuel est l'ammoniaque anhydre (éven- tuellement sous forme d'ammoniaque partiellement   dissociée.   



   Il a cependant été observé que l'adjonction du gaz de   nitru-   ration rend possible une carburation effective lorsqu'on   utili-   se du gaz d'éclairage   brut à   des températures de traitement actif descendant jusqu'aux environs de 650 C. 



   Le gaz d'éclairage brut tel qu'on l'entend habituellement est un'gaz dont l'analyse approximative endéans les limites nor- males pour les entreprises qui le fournissent dans le Royaume Uni en temps normal donne 
Bioxyde de carbone 2 - 5% oxygène 0.5 - 110 
H2O 1. 0 - 2% 
Hydrocarbones non saturés 1.5 -   3.5     Monoxyde   de carbone 14 - 20% 
Méthane 15 - 30% 
Hydrogène   45     -   55% 
La différence étant l'azote et peut être 12 - 15 grains de soufre par 100 pieds   cubiques.   



   Actuellement l'épuration du benzol n'est pas pratiquée dans le Royaume-Uni; on encourage la carburation et le charbon utilisé augmente la teneur en soufre, sous de telles conditions, la te- neur en soufre pouvant atteindre   40   grains par 100 pieds cubiques   @   et celle des hydrocarbones non saturés montant jusque   5   ou plus (comprenant benzène, naphtalène,   anthracène   et leur homologues) il est désirable de procéder   à   l'épuration selon des méthodes bien connues. 



   Lorsque le NH3 est utilisé conjointement avec du gaz d'éclai- 

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 rage brut, une partie de sa fonction est de neutraliser les effets des constituants indésirables. 



   On peut utiliser des gaz Industriels analogues ou équivalents possédant des constituants combustibles consistant en grande par- tie en CO et CH4 préparés ou bruts contormément à l'analyse et aux quantités d'ammoniaque employées. 



   Quelques exemples spécifiques de traitements utilisant des mélanges de gaz d'éclairage préparés et bruts avec de   l'ammonia-   que seront donnés   ci-après .   
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  Gaz d'éolairage préparé et ammoniaque anhydre. 



   Les indications suivantes sont des exemples du traitement pendant une période   active   (t) de six heures, d'un acier doux ayant une teneur initiale de carbone de 0.19% par du gaz d'éclai- rage préparé et de l'ammoniaque anhydre mélangés en proportions égales avant l'entrée dans la chambre de traitement. 
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  ( <SEP> ( <SEP> (
<tb> ) <SEP> Température <SEP> ) <SEP> Teneur <SEP> maximum <SEP> en <SEP> profondeur
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<tb> )) <SEP> surface <SEP> ) <SEP> couche
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 ) 70000 ) 3.1 ) 0.229 mm ) 750  C ) 6.9 ) 0.83 mm 800 0 6.3 0.711mm 
Dans chaque cas le maximum de carbone se trouve endéans la surface à une profondeur de l'ordre de 0.05 à 0.1 mm. 



   En utilisant une température de traitement de 850 C la te- neur maximum de carbone de 7.2% se trouvait à la surface ou sen- siblement à la surface et l'azote descend d'un maximum d'environ 0.35% à environ 0.2 mm de profondeur jusque environ   0.03   lors- que la teneur de carbone est à son maximum. 



   En utilisant une température de 900 C la teneur maximum de 

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 carbone attenante à la surface était d'environ 1.1% et la teneur maximum d'azote d'environ 0.40%; la profondeur de couche était   1.60   mm. 



   Avec un rapport de gaz de ville préparé   à   ammoniaque de 1 à 3, les maxima de carbone sont identiques et les profondeurs de couche de l'ordre de 30% moindres. 



     Gaz d'éclairage.brut   et   ammoniaque   anhydre. 



   Les indications suivantes sont des exemples du traitement pendant une période active (t) de 6 heures, d'un acier doux ayant une teneur de carbone initiale de 0.19% par le gaz d'éclairage brut normal utilisé de nos Jours (non épuré) et l'ammoniaque   an-   hydre à 9250C, mélangés avant l'entrée dans la chambre de traite- ment, 
 EMI6.1 
 
<tb> Tempé- <SEP> ( <SEP> Période <SEP> active <SEP> ( <SEP> Gaz <SEP> d'éclairage <SEP> brut <SEP> Rapport <SEP> de <SEP> NH3
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 rature) t heures l liA- a III 1 H mu.... J 1 MI.. rature ) uneures (Rapport. 3 : 1 Rapport 9 : 1 <0 J ""Q". ,. IW"J..'J 1'1 )ax1 c (Max. N >o;proion)àax B )Max.

   N )a,pro- 
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  ) ! { !""" 9 25 ( 6 1.010 0.4510 1.42 1.oµ ) . 0.4,10 ( 1. 50 

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A des températures situées en-dessous de   900 0   avec un rap- port donné, la profondeur de couche est moindre, la teneur en car- bone reste élevée et la teneur d'azote tend à augmenter. 



   Par exemple, à 800 C avec un rapport de 3 à 1, la teneur ma- ximum de carbone était   5.3,     la,   teneur maximum d'azote de   0.89   et la profondeur de couche 0.68 mm. 



   D'autres agents de carburation pourraient être ajoutés si on le désire (par exemple 00 additionnel) en mélange ou en composés appropriés; toutefois, il n'est pas considéré pour le moment que l'une quelconque de ces additions soit nécessaire ou désirable. 



   Les couches obtenues, à l'exception de celles où la teneur de 0 est de l'ordre de 1% pour autant qu'il soit connu actuelle- ment avec les matériaux de carburation admis, ne conviennent pas en eux-mêmes à une utilisation pratique, mais elles procurent la possibilité, grâce à un traitement thermique subséquent de produi- re en un très courte délai une couche de profondeur substantielle convenant à l'usage commercial. 



   Par exemple en considération du haut potentiel de diffusion, une couche contenant   6.5   de C près de la surface peut être diffu- sée pour produire une couche sutectoide contenant environ 0.9% de C bien plus rapidement qu'avec des   couches   produites par les procédés de carburation usuels. De plus, une proportion relati- vement plus grande de la couche sera de composition eutectoide. 



   Il est à remarquer des exemples cités qu'en déterminant le temps total approprié (T) un rapport T approprié et un rapport approprié gaz de carburation à gaz de nitruration, la profondeur et la nature de la couche obtenue à n'importe quelle ou quelles températures sont aisément contrôlables. 



   Des aciers de composition spécifique peuvent être sélection. nés pour donner le plus efficacement ou le plus économiquement le genre de couche requis.

Claims

Revendications* 1. Un procédé de trempe de surface dans lequel des articles en alliages ferreux sont traités par un mélange de gaz de nitru- ration et de gaz de carburation comprenant des constituants com- bustibles contenant du 00 et du CH4.

2. Un procédé pour la production d'une couche mêlée de car- bone et d'azote dans des articles en alliages ferreux par le trai- tement par un mélange de gaz de nitruration et de gaz de carbura- tion comprenant des constituants combustibles dans lesquels sont présents du 00 et du CH4 dans des proportions telles et à une tel- le température que pour produire une teneur de carbone en surface de l'ordre de 1%.

3. Un procédé de production d'une couche mêlée de carbone et d'azote dans des articles en alliages ferreux par le traitement avec un mélange de gaz de nitruration et de gaz de carburation comprenant des constituants combustibles dans lesquels sont com- pris le CO et le CH dans des proportions et à une telle tempé- rature que pour produire une teneur de carbone en surface de l'or- dre de 2 à 7%.

4. Un procédé selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes dans lequel le traitement actif est poursuivi jusqu'à ce que la teneur de carbone en surface est matériellement plus éle- vée qu'il n'est requis et est suivi par une période de traitement de diffusion.

5. un procédé selon la revendication 1 dans lequel la tem- pérature de traitement actif est au-dessus de 90000 et la teneur de carbone en surface à la fin du traitement actif est déterminée par le rapport du gaz de carburation à celui de nitruration, 6. Un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le gaz d'éclairage préparé est utilisé en tant que gaz de carburation. <Desc/Clms Page number 9>

7. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel du gaz d'éclairage brut ou un gaz industriel analogue ou équivalent est utilisé comme gaz de carburation.

8. Un procédé selon l'une quelconque des revendications pré- @ cédentes dans lequel les gaz de carburation et de nitruration sont mélangés avant d'entrer dans la chambre de traitement.

9. un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les gaz de carburation et de nitruration sont mélangés dans la chambre de traitement.

10. Produits traités par les procédés'contormément à l'une quelconque des revendications 1 à 9.

11. Les différentes méthodes perfectionnées pour l'obten- tion de couches mêlées de carbone et d'azote, en substance telles que décrites et articles obtenus à l'aide de celles-ci.