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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A LA TREMPE D'ALLIAGES DE FER OU D'ACIER.
La présente invention est relative à la trempe d'alliages de fer ou d'acier. Le procédé habituellement utilisé pour la trempe d'une pièce établie en un alliage de fer ou d'acier consiste à chauffer celle-ci à une température déterminée d'avance et à la soumettre à la trempe liquide. Lorsque la pièce présente une masse importante, il est de pratique.courante de maintenir cette pièce à la température déterminée d'avance, pendant la durée requise pour chauffer la pièce à coeur à une température plus ou moins uniforme, cette phase du procédé étant désignée par l'expression de "normalisation".
Afin de réaliser la dureté maximum, la température déterminée d'avance doit se situer au-dessus du point Ac3. Pour n'importe quel alliage d'acier ou de fer connu, ce point représente la température à laquelle l'alliage atteint complètement l'état austénitique ; cette température est bien connue et peut être aisément déterminée. On sait en outre que le point Acl représente la température la moins élevée à laquelle des transformations austénitiques s'amorcent. De plus, on sait qu'entre ces deux températures il existe un autre point, connu sous la dénomination de point de Curie, où les propriétés magnétiques cessent d'exister. Ces trois points) à savoir, Acl, Ac3 et le point de Curie peuvent être très écartés les uns des autres, ou bien, deux d'entre eux ou tous les trois peuvent être si rapprochés¯ qu' ils se trouvent presque en coincidence.
Le procédé mentionné plus haut permet seulement de réaliser un certain degré de dureté et une certaine profondeur de pénétration dans la section de la pièce, cette dureté et cette profondeur dépendant de l'alliage d'acier et de son mode de préparation.
Lorsque la pièce présente une épaisseur supérieure à la profondeur de pénétration maximum possible de l'effet de trempe pouvant être réalisé, le coeur de la pièce demeure à l'état sorbitique ou; dans les cas encore moins favorables, ferritique-perlitique par exemple. Par conséquent, lorsque la pièce présente certaines dimensions connues et que l'on désire réaliser une trempe à coeur, il est nécessaire de choisir l'alliage en vue de réaliser
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une telle trempe. Ce procédé d'obtention d'une trempe à coeur est coûteux, étant donné les dépenses très élevées occasionnées par les matières d'addition.
Un des cbjets de la présente invention consiste à établir un procédé pour traiter des alliages de fer ou d'acier, grâce auquel on réalise une profondeur de trempe supérieure à celle pouvant être obtenue avec le procédé antérieur connu pour n'importe quel métal de base.
Le terme "trempe liquide" est normalement employé pour désigner l'abaissement de la température depuis la température de trempe jusqu'à la température ambiante; toutefois ce terme sera utilisé ici dans un sens qui englobe l'abaissement de la température depuis la température de trempe jusqu'à une température intermédiaire quelconque, par exemple en vue d'un traitement isothermique.
Il est connu d'utiliser un champ magnétique pour la trempe d'alliages de fer ou d'acier. Par exemple, il est connu de chauffer une pièce dans un champ magnétique à basse ou à haute fréquence. Le champ à basse fréquence peut seulement être utilisé en vue d'élever la température jusqu'au point de Curie, tandis que le champ à haute fréquence, lequel ne chauffe que la surface de la pièce, peut servir uniquement à une trempe superficielle ou à un chauffage à coeur de produits de faible épaisseur, le fil par exemple. Il est également connu d'utiliser un champ de courant continu en vue de supporter la pièce pendant qu'élis est soumise au chauffage, la disposition étant telle que lorsque la pièce atteint une température très voisine du point de Curie, elle tombe automatiquement dans le bain de trempe.
Le procédé pour la trempe d'alliage de fer ou d'acier selon la présente invention est caractérisé en ce que la pièce est soumise à un champ magnétique de courant continu ou de courant alternatif de basse fréquence, immédiatement avant la trempe liquide et pendant qu'elle est chauffée à coeur à une température sensiblement uniforme au-dessus du point de Curie.
Le champ magnétique peut être appliqué soit à,l'intérieur du four, soit à l'extérieur de celui-ci. Lorsque la pièce doit être soumise à un champ magnétique après son enlèvement du four, il est préférable de prévoir des moyens pour maintenir la température de cette pièce, pendant qu'elle se trouve dans le champ magnétique, par exemple en entourant la pièce d'un corps formant isolant thermique et/ou d'un élément de chauffe électri que, ou en utilisant tout autre moyen de chauffage.
Dans les dessins annexés :
Les Figures 1 à 6 représentent schématiquement diverses manières de mise en oeuvre de la présente invention. Dans les exemples représentés dans les Figures 1 à 3, le champ magnétique est orienté longitudinalement par rapport à la pièce, tandis que, dans les Figures 4 à 6, ce champ est transversal par rapport à ladite pièce.
Comme montré dans ces dessins, la pièce 1 est chauffée dans le four 2 jusqu'à la température de trempe, laquelle, comme mentionné plus haut, se situe au-dessus du point Ac3. Le champ magnétique est engendré par la bobine 3 qui, dans la Fig. 1, entoure le four, tandis que, dans la Fig. 2, cette bobine est située à l'intérieur de ce .dernier. Le bain de trempe est désigné par 4. Dans les Figures 4, 5 et 6, on fait usage de deux bobines 3, disposées sur les pièces polaires d'un électroaimant 5 en fer à cheval. Pour des raisons d'économie, le champ magnétique est engendré lorsque le processus de normalisation mentionné plus haut est terminé ; toutefois, au besoin,le champ magnétique peut être maintenu au cours du processus de chauffage.
Comme montré dans les Figures 1,2 et 4, le traitementmagnétique est exécuté pendant que la pièce se trouve au four. Ceci s'effectue sur le côté gauche de la Figure et l'on a supposé que la pièce se déplace aussi rapidement que possible depuis le four jusqu'au bain de trempe, que l'on voir sur le côté droit de chacune de ces Figures. Dans les Figures 3 et 5, le traitement magnétique est exécuté à l'extérieur du four, la durée du traitement étant maintenue à une valeur réduite, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un chauf-
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fage supplémentaire. Dans la Figure 6, on a prévu un corps 7 formant isolant thermique et qui entoure la pièce de telle façon que la durée du traitement dans le champ magnétique peut être prolongée, tout en maintenant la tempéra- ture requise de la pièce.
Le corps calorifuge 7 est muni d'une bobine de chauf- fe 8.
On a constaté qu'n champ magnétique produit par une source tripha- sée donne les résultats voulus; indépendamment de l'orientation du champ.
Les exemples ci-après ont été choisis parmi les nombreux essais qui ont été exécutés en appliquant le procédé selon la présente invention.
1. On s'est servi de deux pièces d'acier identiques, répondant à la norme anglaise EN 44 V et ayant une section de 90 mm. La température de trempe déterminée d'avance était de 800 C, l'agent de trempe étant constitué par l'huile. Après avoir exécuté le procédé courant, on a constaté'que la trempe superficielle donnait une dureté de 42 RC (Rockwell C) jusqu'à une profondeur de 4 mm. A 8 mm, la dureté était tombée à 35/36 RC.
Après avoir appliqué le procédé selon l'invention, au cours duquel la pièce, après a- voir été chauffée jusque 800 C, a été soumise à un champ magnétique de 850 oersteds pendant une durée d'une minute, on a constaté, en soumettant la pièce aux essais après la trempe liquide, que la dureté à la surface était supérieure à 42 RC et qu'à la profondeur de 22 mm la dureté était encore de
42 Rc2 La dureté au coeur n'était pas inférieure à 40 RC.
2. La même expérience a été répétée en appliquant une trempe à l'eau,avec les résultats suivants. En utilisant le procédé courant, la dureté a la surface était de 48-50 RC, dureté qui s'est maintenue jusqu'à une profondeur de 8 mm. A la profondeur de 18 mm la dureté n'était plus que de 42 RC. En appliquant le procédé selon la présente invention, on a obtenu une dureté de surface plus grande tandis qu'à une profondeur de 17 mm, la dureté n'était pas inférieure à 48 RC. La dureté au. coeur n'était pas inférieure à 45/46 RC.
3. On a choisi deux éprouvettes identiques, constituées par des pièces d'acier répondant à la norme anglaise EN 31 et ayant, comme dans le cas précédent, une section de 90 mm. La température de trempe déterminée d'avance était de 870 C, l'agent de trempe étant constitué par l'huile. En l'absence d'un champ magnétique, la dureté de surface était de 47 RC, et cela jusqu'à une profondeur de 4 mm. Lorsqu'il a été fait usage d'un champ magnétique selon la présente invention, une dureté de 47 RC, et plus, s'est maintenue jusqu'à une profondeur de 12 mm.
4. En répétant l'essai 3, mais en appliquant un champ de 850 oersteds, on a maintenu une dureté de 47 RC jusqu'à une profondeur de 28 mm.
Les essais suivant,sont ensuite été réalisés afin de déterminer si les effets favorables obtenus grâce au procédé selon l'invention, comme décrit ci-dessus, se maintenaient après le revenu.
5. Une pièce en acier répondant à la norme EN 325 a été d'abord trempée conformément à la présente invention. Après la trempe, la pièce a été soumise au revenu, pendant trente minutes, à une température 770 C. Un nouvel essai n'a révélé aucune diminution appréciable de la dureté.
6. Deux pièces en acier identiques, répondant à la norme EN 31, ont été trempées à l'eau à 870 C. Une de ces éprouvettes a été ensuite traitée dans un champ magnétique selon la présente invention. Dans le cas de la pièce qui avait été trempée conformément au procédé courant, la dureté constatée après un nouveau revenu d'une durée de deux heures environ, était de 32/28 RC, tandis que, dans le cas de la pièce qui avait été soumise à un traitement magnétique, la dureté était de 36/34 RC.
Dans tous les essais ci-dessus , on a constaté une amélioration de la résistance au choc des pièces traitées conformément à la présente invention.