BE505545A - - Google Patents
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Description
<Desc/Clms Page number 1>
,PROCEDE POUR RENDRE LA SURFACE DE L" ACIER DURE ET RESISTANT A LA
CORROSION.
La présente invention a pour objet un procédé pour produire sur l'acier une surface dure et résistant à la corrosion.
On sait depuis quelque¯temps que l'on parvient à donner ces pro- priétés à la surface de 1-'acier en traitant celle-ci à haute température par de la vapeur de tétrachlorure de silicium. Au cours de ce traitement, il se forme du silicium qui se dépose sur le métal et diffuse dans celui-ci de ma- nière à obtenir une surface ayant les propriétés voulueso Ce procédé est connu sous le nom de "siliciuration" de l'acier et il représente une méthode particulière de cémentation. Le mécanisme du procédé n'est cependant pas par- faitement éclairci.
La présente invention est le résultat de recherches faites pour connaître le mécanisme de la "siliciuration". Nous avons trouvé qu'il diffère de ce que l'on pouvait supposer.. Il semble maintenant probable, du moins quand la réaction se fait dans une atmosphère d'azote ou d'un autre gaz iner- te que le tétrachlorure de silicium réagit avec le fer de la surface suivant Inéquation.
SiCl4 + 2 Fe = Si + 2 FeCl2 avec précipitation de silicium et vaporisation de fer sous forme de chlorure ferreux, le silicium diffusant ensuite dans l'acier avec une vitesse qui va- rie avec la température. Si les conditions (du traitement) sont telles que le silicium diffuse dans 1-'acier plus vite qu'il se précipite à la surface, il se formera des solutions solides de silicium dans le fer dont la concentra- tion en silicium diminue avec la distance de la surface extérieure. Aux tem-. pératures ordinaires, la concentration maxima du silicium dans une solution
<Desc/Clms Page number 2>
de silicium dans le fer est de l'ordre de 14 à 15% de Si. Si cette concen- tration est dépassée, il n'est plus possible d'avoir une seule phase et il se forme un système à deux phases.
Ce cas se présente sila vitesse de précipi- tation de silicium sur la surface de l'acier est plus grande que la vitesse de diffusion du silicium dans l'acier. 11 se forme alors une couche extérieu- re à deux phases, formant des pellicules qui ont tendance à se fissurer et à s'écailler et une couche intérieure, monophase, dure et résistant à la cor- rosion. On peut constater une ligne de séparation très nette entre la couche biphase et la couche monophase. La couche extérieure ne remplit pas les con- ditions recherchées et sa formation est donc peu désirable.
Si le traitement de l'acier s'effectue en présence d'hydrogène au lieu d'azote, il est probable que le silicium se précipite avec une vaporisa- tion du fer moins grande que celle correspondant à l'équation précédente, ce- pendant les effets constatés au sujet de la diffusion du silicium restent iden- tiques.
Le procédé de la présente invention applique les constatations pré- cédentes pour améliorer les propriétés de la surface de l'acier.
Selon ce procédé, l'acier est chauffé en présence de vapeur de té- trachlorure de silicium dans des conditions de température et de concentration de SiCl4 telles que le silicium se précipite avec une vitesse suffisamment faible pour que l'on évite la formation d'un système à deux phases qui se for- merait par sursaturation de la solution solide du silicium dans le fer.
La "siliciuration" est effectuée de préférence en chauffant l'a- cier à une température de 900 à 1100 C, dans une atmosphère contenant un gaz convenable tel que l'azote, l'hydrogène ou un mélange de ces gaz et de la va- peur de tétrachlorure de silicium. La température d'environ 1050 C a été trou- vée particulièrement favorable. Une méthode pratique pour réaliser le procédé consiste à chauffer l'acier dans un courant de gaz jusqu'à la température né- cessaire et à introduire ensuite la quantité voulue de tétrachlorure de sili- cium dans le courant gazeux de manière que la vitesse du courant de tétrachlo- rure de silicium soit celle qu'il faut pour la précipitation du silicium à la vitesse désirée. Le traitement est poursuivi jusqu'à formation d'une couche d'épaisseur convenable.
En pratique, le traitement peut se faire suffisamment vite pour réaliser une couche durcie dans un délai raisonnable, cependant la vitesse doit être limitée comme il a été dit précédemment.
L'invention est expliquée par une série d'essais décrits dans l' exemple suivant.
Exemple.
Dans ces essais, on utilise des tiges d'acier de 0,5 pouce de diamètre et 2 pouces de long. Elles sont en acier doux ordinaire (noir) ou brillant (décapé). Les premières sont d'abord passées au tour pour enlever la rouille et la pellicule extérieure et ensuite lavées à l'alcool et sé- chées. Les tiges en acier brillant sont simplement lavées à l'alcool et sé- chées. Les tiges sont placées dans un tube en silice de 0,75 pouce de diamè- tre intérieur et chauffées dans un four en présence d'azote. Quand la tempé- rature voulue est atteinte, on introduit de la vapeur de tétrachlorure de si- licium dans le courant d'azote et on continue le traitement pendant un laps de temps donné. Le volume d'azote est mesuré au moyen d'un débitmètre et le gaz est séché au moyen de chlorure de calcium ou par de l'acide sulfurique concentré.
Après chaque essai, l'échantillon est scié et la section trans- versale est examinée au microscope et aux rayons X. L'épaisseur de la couche "siliciurée" est mesurée au microscope. Elle varie suivant les essais et
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atteint 0,080 pouce.
Les essais suivants donnent des surfaces satisfaisantes. Ceux indiqués "X" sont effectués avec de l'acier ordinaire (noir).
EMI3.1
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Essai <SEP> Tempera- <SEP> Durée <SEP> Quantité <SEP> Azote <SEP> (pieds <SEP> %SiCl <SEP> en <SEP> Epaisseur <SEP> de
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Résumé - Revendications..
1 Procédé pour rendre la surface de l'acier dure et résistant à la corrosion, caractérisé en ce que l'on chauffe l'acier en présence de vapeur de tétrachlorure de silicium dans des conditions de température et de concentration telles que le silicium se précipite avec une vitesse suf- fisamment faible pour que l'on évite la formation d'un système à deux phases qui se formerait dans la surface de l'acier par sursaturation de la solution solide du silicium dans le fer.
2 Procédé pour rendre la surface de l'acier dure et résistant à la corrosion,caractérisé en ce que l'on chauffe l'acier en présence de vapeur de tétrachlorure de silicium dans des conditions de température et de concen- tration (en SiCl,) telles que le silicium se précipite sur la surface de l'acier avec une vitesse inférieure à celle de la diffusion du silicium dans l'a- cier et que la concentration en silicium soit insuffisante pour former un sys- tème à deux phases.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Claims (1)
- 3 Procédé selon 1 ou 2, caractérisé par un ou plusieurs des points suivants a. l'acier est chauffé en présence de vapeur de tétrachlorure de silicium; b. l'acier est chauffé en présence d'azote et de vapeur de tétra- chlorure de silicium; c. l'acier est chauffé en présence d'hydrogène et de vapeur de té- <Desc/Clms Page number 4> trachlorure de silicium; d. l'acier est chauffé en présence d'azote, d'hydrogène et de vapeur de tétrachlorure de silicium; e. l'acier est chauffé en présence d'un gaz inerte tel que l'azote, l'hydrogène ou d'un mélange de gaz dans le courant duquel la quantité voulue de vapeur de tétrachlorure de silicium est introduite au moment où l'acier a atteint la température de traitement; f. la température de traitement de l'acier est comprise entre 900 et 1100 C.4 Procédé pour rendre la surface de l'acier dure et résistant à la corrosion tel que décrit ci-dessus ou dans l'un des essais de l'exemple.5 Acier possédant une surface dure et résistant à la corrosion obtenue par un procédé tel que décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes.
Publications (1)
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