<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES POUR L'ETABLISSEMENT DE PIECES METALLIQUES DEVANT SUBIR UN TRAITEMENT THERMIQUE AVANTAGEUSEMENT ASSOCIE A UNE OPERATION DE DIFFUSION SUPERFICIELLE.
(Inventeur : Ph. Galmiche) .
L'invention est relative aux procèdes pour l'établissement de pièces métalliques devant subir au moins un traitement thermique principal et devant présenter, à l'issue de leur fabrication, une couche superficielle pratiquement inoxydée. '
L'expression "pièce métallique" est prise ici dans un sens très général et englobe, notamment, les pièces homogènes ou non, les pièces frittées, les pièces contenant des apports réfractaires, celles comportant un revêtement protecteur, etc...
Nous entendons par "traitement thermique principal" un ou plusieurs cycles contrôlées de chauffe suivis de refroidissement à l'issue desquels les pièces présentent dans leur masse des caractéristiques physiques ou mécaniques améliorées par rapport à leur état initial, compte tenu du but que l'on se propose.
La couche superficielle inoxydée est avantageusement constituée par un alliage de diffusion et notamment, pour les pièces ferreuses, par un ferro-chrome riche en chrome.
L'invention a pour but, surtout, de rendre tels, les susdits procédés, qu'ils répondent mieux que jusqu'à ce jour aux divers desiderata de la pratique.
Elle consiste, principalement, dans tous les cas où le traitement thermique principal comporte au moins un cycle contrôlé de chauffe effectué dans un domaine de température où la couche superficielle des pièces traitées (couche superficielle ayant pu être obtenue par un traitement de diffusion) risquerait d'être attaquée sensiblement si le traitement avait lieu en milieu
<Desc/Clms Page number 2>
oxydant, à effectuer au moins la phase terminale du dernier cycle présentant un tel risque d'attaque superficielle, dans une atmosphère neutre ou réductrice à laquelle on ajoute au moins un composé halogéné, de préférence un fluorure métallique, un composé halogéné de cette dernière nature (fluorure) devant obligatoirement être adopté si les pièces à traiter sont poreuses.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps, mais qui pourraient le cas échéant être appliquées indépendamment, et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment, en une deuxième disposition consistant, pour constituer les procédés du genre en question - et en même temps qu'à faire subir à la pièce à élaborer, d'une part, un traitement principal destiné à produire des transformations internes intéressant la totalité de sa masse, traitement au cours duquel la pièce est soumise à un ou plusieurs cycles thermiques définis par des domaines, parfois rigoureux, de température et de durée, et, d'autre part, un traitement secondaire destiné à assurer la formation, sur ladite pièce, d'un alliage superficiel de diffusion comportant au moins un métal d'apport,
traitement nécessitant également le chauffage de la pièce dans un domaine de température défini mais dans un domaine de durée pouvant varier considérablement suivant l'épaisseur désirée pour la couche de diffusion, ces deux traitements étant tels qu'ils présentent des domaines de température ayant au moins une zone commune --, à effectuer simultanément ces deux traitements, en ayant soin d'exécuter le traitement thermique principal (ou la portion de ce traitement thermique) dont le domaine de température coincide avec celui qui rend possible la diffusion des éléments métalliques recherchés, dans une atmosphère d'un ou de plusieurs halogénures du ou des métaux d'apport, la susdite atmosphère contenant de préférence au moins un fluorure;
en une troisième disposition, relative au cas où la pièce à élaborer est constituée de poudres, principalement métalliques, agglomérées en vue d'un frittage, et consistant, ladite disposition, à introduire dans la masse à traiter un halogénure substantiellement non volatil, avantageusement un fluorure, d'un ou plusieurs métaux, ces derniers étant de préférence choisis parmi ceux susceptibles de donner, avec les particules métalliques de base, des solutions solides fondant à une température inférieure à celle des métaux de base, l'halogénure actif pouvant être formé in situ en soumettant, à l'action de l'hydrogène et d'un ou plusieurs acides halogénés, des particu- les métalliques introduites dans la masse à fritter en quantités convenables;
en une quatrième dispositions s'utilisant plus particulièrement lorsque les pièces à traiter ont des caractéristiques mécaniques faibles, ou lorsque la régularité ou le fini de la couche superficielle sont particuliè- rement importants, ladite disposition consistant à faire supporter et épauler les susdites pièces, pendant le traitement, par un enrobage, perméable à la vapeur active, composé d'éléments (de granulométrie convenable) du ou des métaux d'apport servant à la régénération de la vapeur active, les susdits éléments métalliques pouvant éventuellement être additionnés de corps réfractaires de granulométrie convenable, substantiellement non poreux et, de préférence, chimiquement inertes au cours de l'opération de diffusion;
en une cinquième disposition consistant - dans le cas de traitements thermiques destinés à restituer, au moins partiellement, à des pièces métalliques, des qualités physiques perdues lors d'un traitement antérieur, par exemple un traitement de diffusion superficielle -, à faire subir aux susdites pièces un traitement thermique de régénération en chauffant les pièces dans une atmosphère substantiellement neutre ou réductrice à laquelle on ajoute au moins un composé halogéné, de préférence fluoré, le refroidissement et éventuellement une trempe étant effectués en présence de la même atmosphère,ce grâce à quoi les pièces présentent, à l'issue du traitement, un état de surface pratiquement exempt d'oxydation;
en une sixième disposition, plus particulièrement relative aux pièces métalliques devant subir un trsitement superficiel de diffusion, en atmosphère halogénée, réalisé dans des conditions de température et de durée
<Desc/Clms Page number 3>
entraînant une altération de certaines de leurs qualités physiques, et con- sistant, ladite disposition, à faire subir, aux susdites pièces, immédiatement à l'issue du susdit traitement superficiel de diffusion (c'est-à-dire lors- qu'elles se trouvent encore substantiellement dans le domaine de température requis pour la diffusion), un traitement thermique de régénération consistait en une trempe, ladite trempe étant de préférence réalisée dans des conditions telles que les pièces traitées demeurent, au cours du refroidissement et dans la mesure où elles ne sont pas immergées directement dans un liquide,
au con- tact seulement de l'atmosphère halogénée ayant servi au traitement de diffu- sion ; en une septième disposition, plus particulièrement relative à l'élaboration de pièces creuses à paroi travaillante et consistant, ladite disposition, pour établir de telles pièces, à faire subir à une pièce pleine de forme extérieure correspondant substantiellement à celle de la pièce dé- finitive, un traitement superficiel de diffusion, puis à évider la pièce plei- ne ainsi traitée par un réactif attaquant le métal de base mais non la couche superficielle de diffusion, un traitement thermique de régénération pouvant éventuellement intervenir après le traitement superficiel de diffusion (avant ou après l'opération d'évidement);
en une huitième disposition, relative aux pièces métalliques de- vant subir, au cours de leur élaboration, un traitement de recuit anti-réma- nent, et consistant, ladite disposition, à effectuer ce recuit dans une atmos- phère contenant au moins un halogénure d'un métal d'apport susceptible de don- ner avec le métal de base des couches de diffusion magnétiques non rémanentes (chrome pour une pièce ferreuse par exemple), ce traitement de régénération étant effectué dans des conditions de concentration, de température et de du- rée telles qu'il se produise une diffusion superficielle du susdit métal d'ap- port ;
et en une neuvième disposition, relative à un processus continu d'élaboration de fil métallique, par exemple ferreux, devant présenter super- ficiellement une couche de diffusion métallique, notamment de chrome et con- sistant, ladite disposition, à faire traverser à ce fil se déplagant d'un mouvement continu, une cheminée cylindrique où l'on fait régner une atmosphè- re halogénée du métal d'apport de préférence fluorée, la première partie de celle-ci étant portée à une température permettant la diffusion, et une deu- xième partie étant refroidie à la température nécessaire pour régénérer les propriétés mécaniques du fil.
L'invention vise plus particulièrement certains modes d'application, ainsi que certains modes de réalisation, des susdites dispositions ; elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de procédés ou produits industriels nouveaux, les procédés du genre en question réalisés conformément aux susdites dispositions ainsi que les pièces métalliques obtenues par de tels procédés.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indicationo
Les figures 1 et 2, de ce dessin, représentent, de façon schématique et en coupe, deux installations pour l'élaboration de pièces traitées suivant des procédés conformes à l'invention.
Les figures 3 et 4 montrent, en coupe axiale, deux exemples de pièces creuses à parois travaillantes réalisées par un procédé conforme à l'invention.
La figure 5, enfin, représente, de façon schématique et en coupe axiale, un four pour la chromisation, selon un procédé conforme à l'invention, d'un fil métallique.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de réaliser un procédé pour l'élaboration de pièces mé-
<Desc/Clms Page number 4>
talliques, par exemple partiellement ferreuses, dont la surface doit être rendue plus résistante à la corrosion et à l'oxydation à chaud par apport et diffusion superficielle de chrome, on s'y prend comme suit ou de façon analogue, compte tenu des considérations suivantes.
On sait que l'élaboration d'une pièce métallique implique souvent la mise en oeuvre d'au moins un traitement thermique principal destiné à assurer dans la totalité de la masse de la pièce les transformations internes (par exemple durcissement structural, homogénéisation, précipitation, frittage, mise en solution de divers métaux constituants, suppression de l'écrouissage, recuit anti-magnétique, etc...) devant conférer, à la susdite pièce, les caractéristiques mécaniques, physiques et chimique que l'on désire obteniro
Un tel traitement,pour être efficace,doit être conduit suivant un ou plusieurs cycles thermiques, se déroulant dans des domaines de température et de durée qui dépendent du traitement recherché, ces domaines pouvant être très étroits..
On sait également que la chromisation d'une pièce ferreuse nécessite que ladite pièce soit traitée par un agent chromisant actif tel qu'un halogénure (de préférence un fluorure) de chrome, dans un domaine de température s'étendant substantiellement de 900 à 1350 C. La durée du traitement peut alors varier considérablement, d'une fraction d'heure à plusieurs heures, suivant l'épaisseur désirée pour la couche de diffusion.
On conçoit, dans ces conditions, que si l'on faisat subir à une pièce ferreuse un traitement thermique principal dont le domaine de température serait nettement distinct du domaine de température du traitement de chromisation, on risquerait fort que le chauffage accompagnant ce dernier traitement modifie profondément les caractéristiques internes de la pièce déterminées par le traitement thermique principal.
Si, dans certains cas, une telle modification des susdites caractéristiques internes n'entraîne pas de conséquences fâcheuses, il en est d'autres, par contre, où la pièce ainsi traitée deviendrait pratiquement inu- tilisableo
C'est ainsi,par exemple, qu'une pièce trempée ou écroue et que l'on souhaiterait présenter finalement les caractéristiques inhérentes à. ce genre de traitement, perdrait la majeure partie de ses qualités si l'on achevait sa préparation par un traitement de chromisation.
Il résulte de ce qui précède que l'on ne peut associer indifféremment un traitement thermique principal quelconque et un traitement de chromisation.
De toute façon et compte tenu du fait que le traitement thermique principal comporte généralement au moins un cycle contrôlé de chauffe effectué dans un domaine de température où la couche superficielle des pièces traitées (couche superficielle ayant pu être obtenue par un traitement de diffusion) risquerait d'être attaquée sensiblement si le traitement avait lieu en milieu oxydant, on effectue, conformément à la disposition principale de l'invention, au moins la phase terminale du dernier cycle présentant un tel risque d'attaque superficielle, dans une atmosphère neutre ou réductrice à laquelle on ajoute au moins un composé halogéné, de préférence un fluorure métallique, un composé halogéné de cette dernière nature (fluorure) devant obligatoirement être adopté si les pièces à traiter sont poreuses.
Lorsque le dernier traitement thermique à haute température auquel il vient d'être fait allusion (traitement que l'on effectue en atmosphère halogénée) est réalisé dans des conditions permettant la formation d'un alliage superficiel de diffusion, on pourra avantageusement, conformément à une disposition particulière de l'invention, effectuer, en même temps que le traitement thermique en question, un traitement de diffusion en utilisant précisément, comme véhicule du métal d'apport, l'atmosphère halogénée servant, par ailleurs, à empêcher une oxydation superficielle des pièces.
<Desc/Clms Page number 5>
On profite ainsi des marges de durée très larges (admissibles pour la chromisation ) pour adapter les conditions de la diffusion à celles du traitement principal.
On réalise ainsi une association heureuse de deux traitements de nature différentes, puisque la pièce bénéficie une fois l'opération terminée, des qualités internes apportées par le traitement thermique et des qualités de surface résultant de la chromisationo
De plus, en superposant les deux traitements, au moins en partie, dans une même phase opératoire effectuée dans le domaine de température com- mun aux deux susdits traitements, il devient possible de réduire la durée glo- bale du traitement et, par suite, le prix de revient des pièces.
Lorsque la durée de l'opération thermique principale doit être su- périeure aux durées de traitement les plus favorables à la chromisation, on aura intérêt à réaliser, en une première phase, le début du traitement prin- cipal, puis, en une seconde phase, simultanément, la fin dudit traitement prin- cipal et la chromisation. Il importe, bien entendu, que le traitement thermi- que qui a permis l'apport superficiel des métaux recherchés ne soit pas sui- vi de traitements thermiques provoquant une détérioration de la couche super- ficielle, par oxydation par exemple. Le traitement qui a permis la chromisa- tion, en particulier, ne doit pas être suivi d'opérations thermique dépas- sant pendant plusieurs heures 1100 C en atmosphère oxydante.
On va expliciter maintenant, uniquement à titre d'exemple, trois procédés d'élaboration de pièces métalliques comportant chacun, conformément à l'invention, l'association d'un traitement thermique principal et d'un traitement de chromisation présentant des domaines de température à zone commune.
Le premier de ces procédés consiste à faire subir, à des pièces en alliages spéciaux, notamment réfractaires, une chromisation accompagnant le traitement principal d'homogénéisation ou de mise en solution de certains éléments, c'est-à-dire à accomplir ledit traitement dans une atmosphère comportant de préférence du fluorure de chrome.
On sait que les constituants de certains alliages réfractaires contenant, notamment, l'un au moins des métaux suivants : fer,nickel, chrome, molybdène, cobalt, aluminium, titane, manganèse, doivent subir, pour que l'alliage présente finalement le durcissement structural souhaité, une mise en solution préalable suivie d'une reprécipitation contrôlée; ces transformations sont obtenues par un traitement thermique comportant une phase d'homogénéisation ou de mise en solution dont le domaine de température, souvent très restreint, se trouve toutefois compris dans le domaine de tem- pérature permettant la chromisation en phase gazeuse ;
cetraitement est sui- vi d'un revenu convenable, mais ce revenu n'est pas susceptible d'altérer la couche de diffusiono
Par ailleurs, lorsque les alliages de ce genre sont exposés à la corrosion, par exemple sils sont utilisés pour la construction d'ailettes ou d'aubages de turbines à gaz, devant fonctionner à température très éle- .
vée, on a intérêt, pour réduire l'écaillage superficiel dû à l'oxydation sèche, et souvent la pénétration de la corrosion interne le long des joints de grains en atmosphère sulfureuse, à faire subir aux pièces une chromisation superficielleo Le traitement menant à l'élaboration de l'alliage s'accompagnera ainsi d'une chromisation qui sera obtenue au cours de l'opération thermique d'homogénéisation qui est conduite à une température comprise en général entre 1000 et 1100 C et qui constitue une phase essentielle du traitement thermique principal.
Ce premier type de procédé peut être illustré par les résultats expérimentaux suivants.
Une éprouvette constituée d'un alliage du type nimonic 80, ou ATGS (exemple de composition G : 0,04 - Fe: 0,38 - Gr: 21,18 - Ni: 74,23 Si : 0,47 - Mn :0,56- Ti :2,44- Al s 0,63) a été soumise à un traitement
<Desc/Clms Page number 6>
de mise en solution de 8 heures à 1080 , en présence d'un cément contenant du fluorure de chromeo La pièce a ensuite subi un revenu de 16 heures à 700 au cours duquel la couche chromisée est restée absolument intacte.
Une éprouvette constituée d'un alliage du type ATVS 7 (exemple de composition C: 0,3 - Cr: 11 - Ni : 35 - Al : 1 - Mo : 1 - Fe : reliquat) a été soumise à un traitement de mise en solution de 15 heures à 1000 en présence d'un cément susceptible de former une atmosphère de fluorure de chrome, la pièce a ensuite été soumise à un vieillissement de 15 heures entre 600 et 625 .
Une éprouvette constituée d'un alliage du genre hastelloy B (composition voisine de Ni :65 % - Mo : 30%- Fe : 5 %) a été soumise à un traitement d'homogénéisation de 2 heures à 1080 en atmosphère chromisante de fluorure; la pièce a ensuite subi un revenu de 4 heures à 650 .
Des essais comparatifs ont été exécutés d'une part, sur ces pièces, et, d'autre part, sur des pièces qui avaient subi seulement le même traitement thermique en atmosphère à hydrogène.
A l'issue d'un chauffage de 50 heures à 950 , de petits cubes ayant une surface totale de 3 cm2, dans l'air sec, on a pu enregistrer les résultats suivants;
Les pièces de nimonic - ATGS - ATVS 7 simplement traitées étaient recouvertes de plaques brun noir d'oxydes de nickel et de chrome peu adhérentes, laissant le métal à nu après refroidissement ; la perte en poids de l'alliage étant de 8 mg pour la pièce en nimonic 80, de 7 mg pour l'ATGS, de 13 mg pour l'ATVS 7.
Par contre, les pièces traitées et chromisées simultanément étaient recouvertes de fines écailles vertes adhérentes, d'oxyde de chrome seulement ; la perte de métal en poids était moindre (5 mg pour le nimonic 80, de 3 mg pour l'ATGS 7, de 6,5 mg pour l'ATVS 7).
Dans le cas de l'hastelloy B non protégé, les échantillons commencent à s'écailler dès 800 alors que, dans le cas d'échantillons protégés par un traitement de 2 heures à 1080 en atmosphère chromisante, l'écaillage est insignifiant après 100 heures à 800 C. Il commence seulement à apparaître vers 900 C et il n'est alors que de l'ordre de 20% de l'écaillage constaté dans les mêmes conditions sur des échantillons non protégés.
On pourrait procéder semblablement pour traiter des aciers rapides au carbure et au tungstène, la chromisation conduisant alors principalement à un durcissement superficiel par formation d'une pellicule continue de carbure de chrome.
Le deuxième procédé qui va être examiné en détail concerne l'association d'un traitement de frittage et d'une chromisation en vue d'obtenir simultanément unepLèce frittée et chromisée à partir d'une pièce réalisée par pressage de poudres métalliques (éventuellement additionnées d'une certaine quantité de poudres réfractaires et, s'il y a lieu, de liants tels que l'urée, le camphre, l'acide stéarique, le silicate de soude, voire même des dérivés halogénés organiques tels que le téflon).
Il est à noter que, certains des liants introduisant des éléments nocif pour la chromisation, il y a intérêt à commencer le traitement par un pré-frittage, de façon à donner à la pièce une résistance mécanique supérieure, le traitement de chromisation intervenant avant l'achèvement du frittage, lorsque la pièce a acquis une certaine résistance mécanique et lorsque les liants ont été éliminés. Dans cette opération préliminaire on peut aussi parallèlement effectuer une décarburation par l'hydrogène humide ou ajouter, dans ce même but, des composés tels que l'eau ou le carbonate d'ammonium.
Il y a lieu de noter que, pendant la phase principale, qui doit avoir lieu en atmosphère fluorée, la pièce continue à être frittée en même temps qu'il se forme, à sa surface, un alliage de diffusion par apport de chrome.
L'utilisation du fluor, comme halogène, évite la formation, en
<Desc/Clms Page number 7>
cours de frittage et au sein de la pièce, de composés volatils tendant à désagréger ladite pièce. L'apport de chrome étant alors réalisé sans élimi- nation de fer (ainsi que cela se produirait avec les autres halogénures, notamment le chlorure), la pièce gagne en compacité et résistance tout en ayant une couche superficielle parfaitement brillante.
On constate qu'un tel traitement, poursuivi à la fois en atmos- phère réductrice et fluorée, et appliquée à une pièce constituée de poudre de fer préformée sous pression, permet, non seulement d'obtenir simultané- ment un frittage et une chromisation superficielle, mais encore d'améliorer les conditions mêmes du frittage qui s'obtient à température moins élevée ou conduit, à égalité de température opératoire, à de meilleures caractéristi- ques mécaniques. Cette atmosphère fluorée et réductrice est obtenue de préfé- rence par le traitement de chromisation lui-même, mais elle pourrait être ob- tenue éventuellement par la présence, dans des boîtiers de frittage relativement étanches de fluorures peu volatils et progressivement réductibles par l'hydrogène avec libération d'acide fluorhydrique.
On peut attribuer cet effet-.
1 ) - au décapage énergique de la poudre de fer toujours légèrement oxydée par l'hydrogène chargé d'acide fluorhydrique ;
2 ) - à un transport de métal en phase gazeuse halogénée d'un grain à l'autre.
Une telle association d'un frittage et d'une diffusion simple ou multiple peut avantageusement être pratiquée en partant de poudres simples ou complexes de métaux tels que le fer (avec ou sans carbone), le cobalt, le nickel, le chrome, le molybdène, le tungstène, l'aluminium, le cuivre, etc. d'alliages de ces métaux entre eux, additionnés ou non d'éléménts réfractaires tels que des oxydes.
Quant au procédé mis en oeuvre pour la phase de chromisation, l'invention prévoit d'utiliser un procédé permettant le transport du chrome en phase vapeur en enrobant de préférence les pièces à traiter dans une réserve de chrome de régénération; l'agent transporteur est le fluorure de chrome émanant d'un cément maintenu hors du contact des pièces à traiter.
A titre d'exemple, on peut indiquer que l'on a formé des biellettes par pressage à 5 tonnes par centimètre carré d'une poudre de fer dont les grains avaient un diamètre moyen de 40 microns ; le frittage et la chromisation (au fluorure) étant effectués simultanément par un traitement de une heure trente minutes à 1120 C, la couche de diffusion mise en évidence par meulage et attaque à l'acide nitrique présentait une épaisseur de 0,12 mm ;
la surface était uniformément brillante et résistante à la corrosion atmosphériqueo
En effectuant le même traitement sur des pièces ayant déjà subi un traitement de préfrittage de deux heures, à la même température de 1120 C, on a constaté que les caractéristiques d'allongement de la pièce et sa résilience avaient sensiblement doublé après le traitement subséquent de frittage chromisation.
On a constaté aussi que le fer sous forme de poudre agglomérée sous 4 tonnes par centimètre carré (granulométrie 40) se fritte en présence de dérivés fluorés à 1050 au lieu de 1150 Co
Dans le cas de la poudre de fer carbonyle, si l'on effectue un traitement initialement décarburant, il est possible d'obtenir un bon frittage dès 875 à 900 C.
On va examiner maintenant une disposition complémentaire de l'invention, indépendante de la précédente, mais pouvant être appliquée en même temps.
Cette disposition, particulièrement intérpssante pour le frittage de pièces composées de poudres préformées sous pression, permet d'éviter (ou tout au moins de limiter à des valeurs tolérables) la distorsion (défor-
<Desc/Clms Page number 8>
mation, affaissements, etc..) des pièces en cours de traitement, et d'éviterles adhérences qui, dans ce cas, sont particulièrement à craindre.
Elle consiste à faire supporter et épauler les susdites pièces pendant le traitement par un enrobage aussi fin que peut le permettre la circulation nécessaire de la vapeur active.
Cet enrobage est de préférence constitué par le ou les métaux de régénération à l'état finement divisé,la taille des particules métalliques devant toutefois être limitée par la nécessité d'éviter leur frittage.
Dans le cas de la chromisation, la taille des particules de chrome ne peut guère descendre au-dessous de quelques millimètres cubes si l'on 'opère au voisinage de 1,100 C.
Si la fragilité de la pièce est telle qu'elle nécessite un enrobage plus continu, et si la pression des particules métalliques risque alors de provoquer des adhérences ou de légers défauts de surface, on mélange, au métal de régénération, qui peut alors être de granulométrie quelconque, une ou plusieurs matières inertes dans les conditions de la réaction, ces matières se présentant sous forme de particules de granulométrie convenable.
L'addition de ces matières inertes non métalliques peut apporter certains avantages complémentaires d'un grand intérêt, même lorsqu'il ne s'agit pas de traiter des pièces composées de poudres métalliques et préformées en vue du frittage:
C'est ainsi qu'un dosage convenable de ces matières faiblement conductrices de la chaleur peut permettre d'obtenir un refroidissement lent, parfois avantageux pour éviter les tensions internes.
Par ailleurs, l'addition de matières inertes dans la cuve d'opération permet de limiter le volume de l'atmosphère gazeuse active, ce qui peut être avantageux, par exemple pour réduire l'effet décarburant des gaz de balayage lorsque l'on recherche une chromisation dure.
Enfin, la présence de matières faiblement conductrices dans le métal de régénération en des points convenables est susceptible de localiser les condensations des fluorures de chrome sur des pièges éventuels introduits à cet effet et/ou sur du chrome disposé autour de points froids.
Les particules d'enrobage introduites peuvent avoir une nature différente à coeur et en surface, la matière superficielle présentant seule de l'intérêt. Cette matière.peut être un composé naturel ou de synthèse; elle est de préférence un oxyde métallique, qui peut être introduit pur ou sous forme d'un métal oxydé.
La matière d'enrobage doit présenter autant que possibles les propriétés suivantes: a) être réfractaire., b) réagir peu et progressivement sur les matières halogénées contenues dans la cuve, c) être peu réductible par l'hydrogène en milieu acide et halogéné, d) avoir une granulométrie convenable pour permettre la circula- tion des gaz et ne pas constituer un volant thermique trop important, e) être suffisamment peu poreuse pour ne pas retenir un excès d'halogénure qui, au cours d'une opération ultérieure, se comporterait comme un cément de contact, f) ne pas former, avec le métal de la pièce et avec le ou les métaux de régénération, des alliages ayant des points de fusion plus bas que ceux des métaux purs, ce afin d'éviter les adhérences.
Il est particulièrement recommandéd'utiliser l'un au moins des corps suivants : Zircone (ZrO), Thorine (ThO2), Alumine (Al2O3), On peut aussi utiliser l'oxyde de chrome (Cr2O3), l'oxyde de titane (TiO2), la glu-
<Desc/Clms Page number 9>
cine (Be0), la silice (SiO2).
Dans cet ordre d'idées, il est possible également d'utiliser, comme matière d'enrobage, des métaux très réfractaires, tels par exemple que le molybdène et le tungstène convenablement morceléso
Et, ou bien on se contente de procéder comme il vient d'être dit, ou bien, on a recours en outre à une disposition complémentaire de l'inven- tion, indépendante des précédentes, mais que l'on supposera ci-après, à titre d'exemple, être appliquée aux procédés venant d'être décrits.
Suivant cette disposition, qui concerne le cas où la pièce à éla- borer est constituée d'au moins une poudre principalement métallique, agglo- mérée en vue d'un frittage, on introduit dans la masse de frittage un halogé- nure substantiellement non volatil d'un ou plusieurs métaux, (voire du métal de base), que l'on choisit, de préférence, parmi les métaux susceptibles de donner, avec les particules métalliques de base, des solutions solides fondant à une température inférieure à celle des métaux de base.
Il importe, à cet effet, que le métal de l'adjonction, s'il est différent du métal de base, puisse donner une couche de diffusion sur ledit métal de base.
De préférence, on adopte, comme halogénure, un fluorure.
La proportion de l'adjonction ainsi réalisée doit être comprise entre une valeur voisine de zéro et une valeur correspondant à la saturation de la solution solide de l'adjonction dans le métal de base.
A titre d'exemple, on peut considérer que, dans la majeure partie des cas, l'adjonction d'halogénure sera comprise entre 0,1 et 3 % en poids, de la masse de frittageo
Bien que l'on puisse envisager d'ajouter directement l'halogénure métallique dans la masse de frittage, il semble préférable de le former "in situ" dans ladite masse par adjonction à cette dernière de particules métalliques correspondant aux halogénures métalliques que l'on désire former in situ par action des vapeurs acides halogénées.
De toute façon, le choix du ou des métaux auxiliaires entrant dans les halogénures ainsi ajoutés à la masse de frittage sera fait en tenant compte du ou des métaux de base constituant la susdite masse de frittageo
A titre d'exemple, et en citant chaque fois les métaux auxiliaires par ordre d'intérêt décroissant, on peut indiquer que: dans le cas où le métal de base est du fer,les métaux auxiliaires avantageux sont: le nickel, le manganèse, le zinc, le silicium, apportés soit à l'état pur, soit sous forme d'alliages, et notamment, de ferro-alliages ; bien que moins avantageux, on peut citer encore: l'aluminium, le chrome, le cobalt, le titane, le vanadium et le zinc; dans le cas où le métal de base est du chrome, les métaux auxiliaires avantageux sont: le fer et l'aluminium;
dans le cas où le métal de base est du molybdène, et/ou du tungstène, les métaux auxiliaires avantageux sont: le chrome, le fer, le silicium et l'aluminium; .et, dans le cas où le métal de base est du cuivre, les métaux auxiliaires avantageux sont: l'aluminium et le zinc.
Même en l'absence d'un métal auxiliaire distinct du métal de base, on constate une amélioration du frittage en atmosphère acide halogénée (notamment fluorée)o
Le troisième procédé qui va maintenant être décrit concerne des pièces qui peuvent être massives, alors que le deuxième procédé explicité précédemment était spécialement relatif à des pièces frittées.
<Desc/Clms Page number 10>
Ce procédé permet de réaliser une chromisation brillante ou mate en même temps qu'un recuit anti-magnétique.
On traite à une température comprise entre 700 et 10500C, des pièces en fer doux, en général pendant une durée de quinze minutes à quatre ou cinq heures. On règle la durée du traitement et sa température suivant la nature de l'acier et la couche de diffusion recherchée.
En général, il suffit de quelques centièmes pour assurer une bonne protection contre l'oxydation et une neutralisation satisfaisante de la rémanence; les ferro-chromes, pour les teneurs comprises dans les couches de chromisation (Cr de 50 à 13%), sont magnétiques mais non rémanents. On peut alors faire varier, si nécessaire, le coefficient de frottement des pièces traitées en opérant une chromisation brillante ou antidécarburante, totalement ou partiellement, sur des pièces ayant le fini de surface désiré.
Jusqu'à. présent, on a envisagé des exemples pour lesquels la chromisation avait lieu au cours d'une phase du traitement thermique principale.
Mais la disposition principale de l'invention pourrait trouver application dans des cas où le domaine de température de l'opération de diffusion est incompatible avec le traitement thermique souhaitable pour le genre de pièces considéré.
C'est ainsi que l'on peut se proposer de réaliser un procédé pour l'établissement de pièces métalliques (par exemple ferreuses) devant présenter en surface une couche superficielle de diffusion d'au moins un métal d'apport (par exemple encore de chrome), ladite couche superficielle étant obtenue par un traitement conduit dans des conditions de température et de durée altérant certaines qualités physiques des pièces.
Dans ce cas, on effectue d'abord le traitement de chromisation dont il vient d'être question, ce traitement étant réalisé, de façon en soi connue, en atmosphère halogénée, de préférence fluorée, en sorte que le métal d'apport soit véhiculé sur les pièces par un halogénure, de préférence du fluorure, dudit métal d'apport, la température de traitement étant avantageusement de l'ordre de 1.000 à 1.100 C, c'est-à-dire comprise dans un domaine favorable à la formation d'une couche chromisée mais où il se produit généralement une forte diminution des qualités mécaniques des pièces.
Conformément à une disposition particulière de l'invention, on restitue alors, au moins en partie, aux pièces ferreuses, les qualités mécaniques perdues lors du traitement de chromisation, en faisant subir un traitement de trempe aux susdites pièces, soit après les avoir réchauffées à la température optimum pour la trempe, dans une atmosphère neutre ou réductrice à laquelle est ajouté, conformément à la disposition principale de l'invention, un composé halogéné, de préférence fluoré, soit immédiatement à l'issue du traitement de chromisation (c'est-à-dire alors qu'elles se trouvent à une température de l'ordre de celles requises pour la chromisa- tion).
Ce traitement de trempe peut être effectué, suivant une première solution, par voie directe, c'est-à-dire par immersion des pièces dans un liquide assurant un refroidissement énergique, le susdit liquide pouvant, suivant les cas, être un liquide non oxydant (huile par exemple) ou un liquide oxydant (eau par exemple).
Une autre solution, convenant dans les cas où la trempe n'a pas besoin d'être aussi énergique, consiste à faire subir aux pièces une trempe indirecte par immersion, non pas des pièces proprement dites, mais de boites substantiellement étanches, de préférence les boites mêmes dans lesquelles les susdites pièces ont subi le traitement de chromisation.
L'invention prend tout son intérêt, si l'on se préoccupe, non seulement de faire subir aux pièces un traitement de régénération de leurs qualités mécaniques, mais encore de leur conserver l'état de surface (brillant) qui leur a été conféré par le traitement de chromisation; on fait alors
<Desc/Clms Page number 11>
en sorte (suivant une disposition susceptible de s'appliquer à tout traite- ment de régénération de pièces métalliques, même de pièces non chromisées) que les pièces demeurent, au cours de leur refroidissement et dans la mesure où elles ne sont pas directement immergées dans un liquide de refroidisse- ment, au contact d'une atmosphère neutre à laquelle a été ajouté au moins un composé halogéné (de préférence fluoré), cette atmosphère pouvant, avan- tageusement, dans le cas envisagé de pièces chromisées,
être l'atmosphère même ayant servi au traitement de chromisation.
On évite ainsi, grâce à la présence de ce composé halogéné, la légère oxydation qui ne manquerait pas de se produire dans une atmosphère di- te neutre ou réductrice obtenue à partir de gaz industriels (hydrogène ou ammoniaque par exemple) qui contiennent toujours des traces d'oxydant suffisan- tes pour ternir des surfaces ferreuses rendues préalablement brillantes.
Les traitements de régénération dont il vient d'être question pré- sentent une importance particulière dans le cas où les pièces ehromisées en atmosphère halogénée (notamment fluorée) contiennent des quantités notables de carbone et sont susceptibles, de ce fait, de présenter après trempe des caractéristiques mécaniques satisfaisantes.
Les pièces d'acier contenant des quantités de carbone plus grandes que 0,2 % peuvent en effet présenter, soit des couches épaisses riches en chrome et brillantes, si le traitement a été précédé ou accompagné d'une décarburation superficielle, soit des couches très minces, contenant principalement du carbure de chrome, très dures t mates, si l'on a pris au cours du traitement des mesures spéciales pour éviter la décarburation des pièces,
Il parait opportun, à ce point de l'exposé, de donner certaines précisions sur ces questions de nature des couches superficielles de certaines pièces chromiséeso
Lorsqu'il s'agit de pièces ferreuses présentant une teneur notable en carbone,
on peut obtenir des couches de diffusion épaisses et protectrices de ferro-chrome en soumettant ces pièces en début d'opération (ou dans une opération antérieure) à un balayage par hydrogène humide entre 700 et 950 C. On peut aussi (dans le cas par exemple de pièces préfrittées) décarburer superficiellement les pièces par addition, dans la masse de réaction, d'eau ou de carbonate d'ammonium C03 (NH4)2; ces mesures peuvent être appliquées à toute pièce ayant une teneur relativement élevée en carbone.
On peut également obtenir de bons résultats en oxydant superficiellement les pièces durant un temps plus ou moins long avant l'opération de chromisation; les oxydes de fer formés commencent à se réduire pendant l'opération de diffusion aux environs de 500 C avec formation de vapeur d'eau qui provoque superficiellement une décarburation de l'acier.
Les traitements de régénération susmentionnés peuvent également s'appliquer à des aciers à haute teneur en carbone contenant par exemple du tungstène et pour lesquels on a obtenu, par chromisation, un durcissement superficiel considérable résultant de la formation d'une couche superficielle continue de carbure de chromeo La diffusion du chrome s'accompagne d'un enrichissement en carbone des couches superficielles de l'acier aux dépens des couches sousjacentes; il y a formation d'une couche de carbure de chrome très dure s'opposant à une pénétration profonde du chrome. Il convient de signaler que, si l'on recherche une telle chromisation dure, il peut être intéressant de réduire l'effet décarburant des gaz de balayage en diminuant le volume de l'atmosphère active par introduction de poudre d'enrobage inerte.
Un tel traitement de chromisation dure peut d'ailleurs s'appliquer à des aciers ne contenant que 0,2 à 0,3 % de carbone, mais il faut alors éviter toute cause de décarburationo A cet effet, on a intérêt à augmenter la teneur en fluorure d'ammonium de l'atmosphère, à n'utiliser que des produits anhydres et à ne traiter que des pièces parfaitement désoxydées. En effet, les oxydes ne sont réduits qu'entre 400 et 800 C, donc à une température à laquelle la formation d'eau aurait une action décarburante très éner- gique.
<Desc/Clms Page number 12>
II est à noter que la couche superficielle à base de carbure de chrome étant très peu fusible, il y a fort peu de risques d'adhérence superficielle par diffusion intersolide; on peut donc opérer aussi bien par un procédé de contact que par un procédé en phase gazeuse. Le procédé le meilleur (lorsqu'on attache de l'importance à l'état de surface) semble être cependant le procédé en phase gazeuse, dit de semi-contact, selon lequel les pièces, isolées de la masse de réaction, sont au contact du métal de régénération de préférence enrobé dans un diluant inerte tel que la zircone ou l'alu- mine (le diluant réduit le volume de l'atmosphère gazeuse accidentellement décarburante).
La température du traitement de chromisation dépend de la nature des pièces: - la fonte phosphoreuse se traite en général à 875/900 C, - et l'acier à 0,4/0,6 de carbone se recouvre d'une couche protectrice très dure de 3/100 environ de carbure de chrome à la suite d'un traitement de deux heures à 1.075 C.
On a représenté figure 1 un dispositif permettant d'effectuer un traitement de régénération se terminant par une trempe directe dans un liquide oxydant ou non. Dans le cas de la régénération de pièces ayant subi une "chromisation dure", la caisse de traitement 1 est fermée à sa partie supérieure et un fond amovible 2 lui assure une étanchéité relative.
Il parait en effet préférable dans ce cas de former l'atmosphère réductrice halogénée en introduisant dans la caisse de traitement des composés fluorés, avantageusement un fluorure très volatil tel que le fluorure d'ammonium et un fluorure relativement peu volatil tel que le fluorure de chrome, ce dernier fluorure, après évaporation du premier, réalisant le balayage et maintenant pendant toute la durée du traitement une atmosphère réductrice halogénée ; mais il est possible également d'utiliser d'autres fluorures tels que le fluorure de nickel ou d'aluminium; on peut ajouter avantageusement de petites quantités de métal de régénération si la température de trempe doit dépasser 1.050 C environ.
C'est ainsi, par exemple, que l'on peut introduire une quantité de fluorure d'ammonium de l'ordre de quelques grammes à une fraction de grammes par litre et environ dix fois moins de fluorure de chrome, ce dernier étant placé hors de contact des pièces.
Si le chauffage précédant la régnération s'effectue aux environs de 800 à 900 C, il n'y a pratiquement pas de chromisation; l'atmosphère est pauvre, la température est peu -élevée, les pièces ne restant que quelques minutes à la température maximum; il est alors inutile de prévoir du chrome de régénération, car il n'y a pratiquement pas de pertes dues à la diffusion interne.
On a chromisé, puis régénéré, suivant ce procédé des vis à pointeaux de robinets et des pivots d'appareils de mesure (acier à 0,5 % de C).
Ces pièces avaient été recouvertes d'une couche superficielle très dure de carbure de chrome résistant très bien à l'usure (on atteint 1200 à 1500 Vickers); les caractéristiques à coeur du métal ayant considérablement diminué, on les a régénérées par un chauffage à 975 C dans les conditions précisées ci-dessus, suivi d'une trempe à l'huile; on a obtenu ainsi des pièces ne présentant aucune usure ni aucune déformation après passage à la table vibrante.
Pour éviter tout contact avec l'air lors de la chute des pièces dans le bac 3 contenant le liquide de trempe (huile ou eau fluorée), on prévoit un chemisage 4 prolongeant le four jusqu'au bac, la caisse 1 étant fixées de façon détachable audit chemisage, par exemple par des goupilles 5 dont l'enlèvement permet alors la descente de la susdite caisse dans le bac et l'immersion directe des pièces par dégagement du fond amovible.
Une légère modification doit être prévue avantageusement au dispositif représenté fig. 1, si l'on désire y effecteur la régénération de pièces présentant en surface des couches chromisées épaisses et brillantes: les
<Desc/Clms Page number 13>
pièces sont placées en vrac à l'intérieur de la boîte; le fond de cette boîte 2 présente des orifices permettant le passage des gaz; la caisse 1 pré- sente une tubulure à sa partie supérieure, par laquelle on fait circuler dans la boite un courant continu d'hydrogène enrichi de composés fluorés, par exemple par passage à plus de 500 sur du chrome imprégné de fluorure de chrome; ce chrome imprégné de fluorure de chrome peut provenir par exemple d'une réserve de chrome imprégné volontairement ou non par condensation au cours d'opérations de chromisation proprement dite;
il est placé avantageu- sement à la partie supérieure de la caisse.
On a chromisé des grilles de foyer et des brûleurs à mazout en acier à 0,2 % de C pendant huit heures à 1.0800C de façon à avoir une couche diffusée de 0,25 mm d'épaisseuro Le traitement a été suivi d'une trempe à l'huile à 875 C dans le cas des grilles de foyer.
Après plusieurs centaines d'heures en atmosphère tantôt réduc- trice, tantôt oxydante, dans des gaz de combustion parfois sulfurés, on a seulement constaté un écaillage insignifiant sans aucune pénétration de la corrosion le long des joints de grainso
Si l'on désire une trempe énergique, on peut faire tomber les pièces dans de l'eau salée par exemple, contenant avantageusement du fluorure d'ammonium mais, dans ce cas, les pièces qui tombent dans le liquide de trem- pe à une température supérieure à environ 900 C peuvent se trouver légèrement oxydées ; pour éliminer cet oxyde de chrome très fin et très stable formé à haute température, on peut traiter ensuite les pièces par voie électrolytique ;
on utilise alors les pièces comme cathodes dans un électrolyte formé d'un mélange fondu de soude additionnée de carbonate de soude ou de potasse.
L'opération est conduite à une température de 275 à 400 C qui ne risque pas d'altérer les propriétés mécaniques des pièces. L'opération dure de quelques secondes à quelques minutes. On utilise avantageusement une tension de 4 à 6 volts avec une densité de courant de 0,1 à 0,5 ampères/cm2.
Si le traitement de trempe s'est fait à une température inférieure à 875/9000C. ou si, à plus haute température, on a ajouté du fluorure d'ammonium dans l'eau de trempe, il suffit souvent, pour éliminer l'oxyde, de procéder à un bref brillantage électrolytique.
C'est ainsi que l'on a pu chromiser des ébauches d'anneaux de chaînes en acier mi-dur à 0,25 % de C par traitement superficiellement décarburant. Aprèschromisation, on forme la chaîne qui est ensuite trempée à l'eau à 875 C (ceau additionnée de fluorure d'ammonium). On a traité dans les mêmes conditions des ressorts en faisant suivre l'opération d'un revenu à 350 C pendant deux heures et d'un brillantage électrolytique de quelques secondes.Dans les deux cas, on a observé l'inoxydabilité et la régénération intégrale des caractéristiques mécaniques.
Au cours du refroidissement de pièces chromisées (notamment de pièces en Nimonic), on peut constater la formation superficielle d'une couche fragile. Au cours du traitement de chromisation poursuivi pendant huit heures à 1080 C la zone superficielle est fortement enrichie en chrome et la teneur en chrome dans le nickel (pièces en Nimonic) peut atteindre 50%.
Ce chrome qui a diffusé dans le métal de base à haute température est en général moins soluble à basse température et on peut avoir formation, au cours du refroidissement, d'une couche de composés définis en général fragiles.
Cette couche fragile est éliminée facilement, suivant une disposition de l'invention, par polissage électrolytique.
Ce polissage électrolytique pourrait également permettre l'élimination de la phase sigma fragile, si elle existait sur des pièces ferreuses chromisées; mais dans le cas de pièces ferreuses, une trempe rapide en fin de chromisation présente justement l'avantage d'éviter la formation superficielle de cette phase sigma qui ne se forme généralement qu'au cours d'un refroidissement lent. Sa présence pourrait provoquer des grippages néfastes dans le cas notamment des pièces de boulonnerie.
Si cette couche existait sur des pièces chromisées antérieure-
<Desc/Clms Page number 14>
ment, un traitement thermique de régénération comportant une chauffe au-dessus de 820 C suivie d'une trempe rapide supprimerait la phase sigma sans en permettre la réapparition. En effet, la phase sigma n'existe pas à une température supérieure à 820 C et ne peut se former que lentement.
En ce qui concerne maintenant la trempe indirecte, c'est-à-dire le refroidissement accéléré obtenu par chute directe en fin d'opération des caisses de chromisation dans un liquide de trempe rapide tel que l'eau additionnée de chlorure de' sodium ou de chlorure de calcium pour éviter la caléfaction, on a intérêt à utiliser un appareillage tel que la partie des caisses par où peut s'effectuer l'entrée ou la sortie des gaz soit placée (notamment au moment du refroidissement) dans une zone où ne peuvent se trouver que des gaz réducteurs.
On évite également toute entrée d'air ou de vapeur d'eau dans l'enceinte où circule le gaz réducteur (enceinte constituée par exemple par un four à cloche 6 comme illustré figure 2), en plaçât, à la sortie de cette enceinte et au-dessus du bac de trempe 3, un diaphragme 7 d'ouverture maximum juste suffisante pour permettre le passage de la caisse de traitement 1 qui doit alors être prévue étanche. L'ouverture de ce diaphragme permet de commander la chute de la caisse dans le liquide de trempe.
Si l'on opère en four continu, on procède à l'arrosage de la partie des caisses dépassant le diaphragme à leur sortie du conduit de circulation par lequel s'évacuent lesdites caisses.
La solution du refroidissement accéléré permet de réduire la durée totale du traitement et par suite d'accroître le rendement des fours.
Une disposition complémentaire de l'invention permet même de gagner encore plus de temps en opérant le refroidissement dans un appareil n'ayant aucun lien avec le four de traitement qui peut ainsi être rechargé aussitôt. La caisse de traitement 1 ne doit comporter dans ce cas aucune partie tubulaire émergeant de sa face supérieure et être relativement étanche.
Il est alors possible de transporter cette caisse lorsqu'elle se trouve encore à une température supérieure à 500 dans un appareil indépendant où s'effectue le refroidissement en atmosphère d'hydrogène, cet appareil pouvant être constitué, par exemple, par une cloche refroidie extérieurement par un serpentin et coiffant directement la caisse de traitement, ou par un couvercle (sans refroidissement extérieur) coiffant la partie supérieure des bottes de traitement qui sont placées dans un bac de trempe dans lequel on envoie ultérieurement le liquide réfrigérant.
Il y a lieu de noter que cette disposition de l'invention peut être généralisée au transport de caisses relativement étanches, caisses qu'il suffira, pour que le transport ne donne pas lieu à une oxydation des pièces, de transporter alors qu'elles se trouvent à une température au moins égale à 500 en ayant soin d'entretenir, dans lesdites caisses, une atmosphère neutre ou réductrice additionnée de composés halogénés, de préférence fluorés, se dégageant progressivement lors du transport.
La vitesse de refroidissement des pièces étant sensiblement inférieure à celle obtenue par une trempe directe dans un liquide, on a avantage, quand on désire obtenir les caractéristiques mécaniques les meilleures, à utiliser des aciers du type auto-trempant (aciers contenant des éléments actifs retardateurs de transformation, nickel et chrome en particulier). Une composition type d'un tel acier convenant bien pour un traitement de chromisation, avec un refroidissement accéléré est la suivante: carbone 0,3/0,4, nickel 4, chrome 1,2, silicium 0,3/0,4; manganèse 0,3/0,5 avec éventuellement des traces de bore.
En dehors du cas du recuit des aciers ou alliages chromisés, le pouvoir réducteur brillantant des atmosphères fluorées réductrices peut être généralisé au traitement des pièces ferreuses quelconques et même des aciers ou des alliages inoxydables; le recuit brillant des pièces ferreuses s'effectue d'une manière particulièrement aisée en plaçant les pièces en vrac dans un diluant tel que le talc contenant du fluorure d'ammonium.
Le brillantage des pièces ferreuses initialement oxydées peut s'expliquer par la vo-
<Desc/Clms Page number 15>
latilisation de l'onde à l'état de fluorure de fer aux environs de 900 , avec formation d'eau qui est éliminée progressivement ; il y a ensuite réduc- tion de la vapeur de fluorure ainsi formée et dépôt du métal sur la pièce qui se recouvre ainsi d'une pellicule de fer (en se cémentant ainsi par elle- même),
Si l'on se propose, maintenant, d'établir des pièces métalliques creuses à paroi mince travaillante, on pourra, suivant une disposition par- ticulière de l'invention, chromiser une ébauche pleine de forme correspondan- te, régénérer les propriétés mécaniques de cette ébauche, et, enfin, élimi- ner par attaque chimique, la partie interne de la pièce ne comportant pas de chrome.
Si l'on a, en outre, pris des précautions pour éviter toute oxy- dation de surface, on obtient finalement une pièce à paroi mince et élasti- que, d'épaisseur uniforme, présentant une couche superficielle brillante ré- sistant à la corrosion.
On a réalisé ainsi des tubes souples et des membranes anéroïdes.
Les pièces ont été réalisées en partant d'acier doux de 0,05 à 0,15 de carbone. Les pièces ont été usinées extérieurement, puis chromisées à 1,075 C.
La durée de la chromisation a été réglée pour que les parois possèdent l'épaisseur désirée. En deux heures, on a obtenu 12/100 environ. Le refroidissement a été effectué rapidement par chute directe d'une caisse de chromisation dans l'eau salée. Après meulage des deux têtes de fixation des pièces, celles-ci ont été évidées complètement à l'aide nitrique bouillant. Après attaque, il subsiste une pièce creuse P (figure 3) présentant simultanément une élasticité satisfaisante, une épaisseur uniforme, facile à prédéterminer, un fini de surface parfait et une grande résistance à la corrosion.
On a avantage, pour accélérer l'attaque, à prévoir au centre de l'ébauche un passage soigneusement protégé des vapeurs actives pendant l'opération de chromisation, ce passage pouvant, par exemple, être constitué par un alésage fileté obturé par deux bouchons 8 pendant la chromisation.
Il y a lieu de noter que l'on peut, comme montré figure 4, chromiser une pièce unique comportant une juxtaposition de pièces analogues; ces pièces sont séparées par sciage après chromisation, ce qui évite d'avoir à meuler, après traitement, la surface devant servir de départ à l'attaque.
Un autre exemple de chromisation suivi d'une régénération des propriétés mécaniques par refroidissement contrôlé est illustré par la figure 5 qui est relative au traitement continu d'un fil métallique F.
Ce fil, issu d'une bobine 13, traverse d'un mouvement continu une cheminée perforée 14 entourée par une charge de cément C et de chrome de régénération R, ladite charge étant contenue dans la cuve d'un four cloche. Le balayage par l'hydrogène est réalisé à l'aide d'un conduit 15 et il est prévu, à la partie supérieure de la cuve, une goulotte 16 pour l'introduction des réactifs.
On prolonge la cheminée perforée 14, à l'extérieur du four, par un conduit 14a traversant un caisson de réfrigération 17, le fil chromisé issu du susdit prolongement 14a pouvant subir un traitement final de polissage électrolytique dans un bac 18 avant d'être récupéré sur un tambour 19.
La réfrigération (par exemple à l'eau) évite la formation, sur le fil de fer, d'une couche superficielle de phase sigma qui constituerait des amorces de rupture. Quant au polissage électrolytique, il améliore encore les qualités de surface du fil chromisé.
Il y a lieu de noter que l'on a intérêt, avec une telle installation, à travailler à haute température (par exemple de l'ordre de 1.150 C) pour permettre un déroulement plus rapide, C'est ainsi, notamment, qu'à la température indiquée on obtient, pour un temps de traversée de cinq minutes, une couche de diffusion de 2/100 de mm, pour un temps de traversée de trente minutes, une couche de 6 à 8/100 et, pour un temps de traversée de
<Desc/Clms Page number 16>
une heure, une couche de 10 à 12/100.
Si l'on désire accroître le rendement de l'installation, on pourra disposer en parallèle, dans une même enceinte, plusieurs cheminées permettant le traitement simultané d'autant de fils.
De toute façon et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement de procédés de chromisation dont la mise en oeuvre et les avantages résultent suffisamment clairement de la description qui vient d'en être faite pour qu'il soit inutile d'entrer, à ce sujet, dans aucune explication complémentaire.
REVENDICATIONS.