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L'invention est relative aux pièces du genre des cali- bres de contrôle, cales, étalons, touches de contact, rapporteurs, pièces de référence, etc..., c'est-à-dire d'une façon générale à toutes pièces de ce genre, notamment utilisables pour les mesures, devant présenter des qualités de précision élevées et les conser- ver au cours de leur usage ; et elle vise également les procédés pour les établir.
Elle a pour but surtout de rendre telles, ces pièces, qu'elles répondent mieux que jusqu'à présent aux divers deside- rata de la pratique (qui seront rappelés plus loin).
Elle consiste, principalement, à établir lesdites pièce de façon telle qu'elles présentent,au moins en surface,une couche très dure d'alliage de bore, obtenue de préférence par cémentation d'un support en acier.
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Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préfé- rence en moue temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'ap- plication, ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions ; et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les pièces du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments et appareils spéciaux propres à leur éta- blissement, et les ensembles notamment les appareils de mesure et de contrôle, pouvant comprendre de telles pièces.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit et qui n'est donné, bien entendu, qu'à titre d'indication..
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'ac- corder la préférence, se proposant par exemple d'établir des cali- bres de contrôle, ou autres pièces de ce genre,on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
On rappellera d'abord que de telles pièces devraient pouvoir répondre simultanément aux diverses conditions suivantes : - une grande résistance à l'usure, sans fragilité, - un coefficient de dilatation du même ordre de grandeur que ceux des produits couramment mesurés avec ces appareils, généralement celui de l'acier, - une grande stabilité dimensionnelle, dans le temps,-- - une conductibilité thermique suffisante pour assurer l'éga- lisation des températures dans toute la masse du calibre,
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- et une homogénéité dans la construction, les joints et éléments rapportés devant être évités.
Or, jusqu'à présent, il a été impossible de réunir les susdites conditions. On a'cherché à réaliser surtout la première condition, notamment par des dépôts électrolyiques, par soudage, par métallisation ou par brasage de plaquettes de métaux durs rapportées, mais c'était au détriment des autres qualités requises.
Pour satisfaire à ces conditions multiples, on procède de façon telle, conformément à l'invention, que les pièces en question soient constituées, au moins en surface, par un alliage très dur contenant du bore, et, en particulier, si l'on utilise comme d'ordinaire des pièces en acier, que ces pièces soient, en surface, cémentées au bore.
On a constaté en effet que, tout au moins si l'on effec- tue la cémentation sous certaines conditions, on obtient ainsi des pièces qui, non seulement sont très dures, mais sont abso- lument stables dans le temps, même après trempe.
La couche cémentée obtenue par ce procédé est en effet constituée essentiellement par des composés définis et très durs, de fer et de bore, composés sur la stabilité desquels les trai- tements thermiques sont pratiquement sans influence.
- Il s'ensuit que l'on peut faire subir aux pièces en .question, avant ou après le processus de cémentation au bore, tous traitements thermiques pouvant être utiles pour l'obtention de caractéristiques déterminées pour le support sous-jacent en acier. En général, on pourra soumettre les pièces, notamment après cémentation au bore, à une trempe et, si nécessaire, on pratiquera les traitements usuels de revenu et de stabilisation.
Il est donc possible de réaliser des pièces qui, non seulement présentent en surface une dureté considérable, supérieure
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à celle des métaux durs connus, mais qui sont parfaitement stables et homogènes dans toute leur masse :il n'y pas de zone de tran- sition appréciable, en effet, entre la'couche superficielle cémen- tée et la masse en acier de la pièce ou calibre qui serait suscep- tible,par changement d'état ultérieur notamment dans ladite masse, de provoquer des modifications ultérieures des dimensions. C'est au contraire ce qui se passe dans le cas de calibres à plaquettes de métaux durs rapportées sur une masse en acier.
Toutes les conditions visées plus haut sont ainsi remplies.
Ajoutons enfin qu'il est possible d'opérer la cémenta- tion au bore sur des ébauches à des dimensions très voisines des dimensions définitives, la cémentation ne modifiant pas sensible- ment ces cotes, de sorte que les retouches ultérieures peuvent être très peu importantes.
Concernant la mise en oeuvre du procédé de cémentation, il y a lieu de noter qu'il convient, d'une part, de choisir, pour la masse de la pièce, à borurer en surface, un acier de qualité déterminée, remplissant certaines conditions en ce qui concerne la quantité de carbone libre, et; d'autre part, de choisir égale- ment une température déterminée variable dans certaines limites, pour l'opération de cémentation au bore ou boruration en surface,
A ce sujet, on doit préciser qu'on entend par "carbone libre" le carbone en solution dans le fer au début du traitement de cémentation à l'exclusion par conséquent du carbone, soit com- biné sous forme de carbures, soit à l'état de graphite précipité.
D'autre part, on rappellera aussi qu'on entend par AC3, suivant l'usage, la température de fin de transformation de la phase ferrite (fer Ó) en phase austénite (fer ), cette température étant généralement de l'ordre de 800
Cela étant rappelé, il convient de dire que, pour
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l'application envisagée, on procédera avantageusement de façon telle que :
- d'une part, l'acier choisi pour constituer le corps du calibre ou autre pièce présente, au moins en surface, en vue de l'obtention d'une cémentation au bore correcte, une teneur en carbone libre de l'dore de 0,75% en poids au maximum, - et, d'autre part, le traitement de boruration (de préfé- rence par voie électrochimique au bain de sel) soit effectué à une température comprise entre, comme limite supérieure,
AC3 + 100 ou mieux AC3 + 50 , et, comme limite inférieure, une température compatible avec une durée acceptable pour ledit traitement.
Pour ce qui est du corps de la pièce à réaliser, cela signifie que ladite pièce peut être établie, soit en une matière homogène ayant une teneur en carbone libre uniformément inférieure à 0,7 %, soit en une matière ayant à coeur une teneur en carbone libre quelconque, la pièce en question étant alors soumise à un traitement de décarburation superficielle propre à abaisser la teneur superficielle en carbone au-dessous de la limite critique de 0,7 5. Ce traitement de décarburation superficielle peut consis- ter soit en un chauffage dans une atmosphère contenant des traces de COZ ou H2O,soit en un chauffage dans le bain de cémentation dont il sera parlé plus explicitement ci-après.
On peut éventuel- lement appliquer ce traitement de décarburation superficielle aux matières ferreuses dont la teneur en carbone libre est déjà infé- rieure à 0,7 %, en vue de diminuer encore la teneur superficielle et augmenter ainsi la profondeur et/ou la rapidité du traitement proprement dit de boruration.
Pour ce qui est de la température de traitement de boru- ration, et compte tenu de ce que AC3 est généralement de l'ordre
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de 800 , les conditions susvisées signifient d'abord que la tempé- rature de traitement devra généralement être inférieure à 950 ou même à 900 .
Si la température dépassait ces limites, la couche superficielle borurée pourrait se fendiller et l'on obtiendrait ainsi une pièce difficilement utilisable par suite de l'écail- lage de la couche superficielle soit immédiatement, soit en cours d'usage. Il est n'ailleurs à souligner que les températures relativement basses à utiliser de préférence, comme il vient d'être indiqué, ne permettent d'obtenir une couche borurée d'épaisseur suffisante qu'en raison de la teneur superficielle choisie pour le carbone libre, les deux conditions susvisées (température et teneur en carbone libre) réagissant l'une sur l'autre.
Pour la limite inférieure de la température de traite- ment, on est surtout guidé par la durée du traitement, la rapidité du traitement ainsi que, dans une certaine mesure, la profondeur de la boruration, croissant avec la température. En général, on choisit une température supérieure à 700 . La durée optimum du traitement est de l'ordre de la demi-heure. Elle dépend évidem- ment de l'épaisseur de la couche borurée à réaliser, cette épais- seur étant par exemple de l'ordre d'un à plusieurs dixièmes de millimètre, voire moins.
Le traitement de boruration proprement dit est suivi d'une trempe soit classique (unique et brusque), soit étagée.
De préférence, on effectue la boruration pendant la durée nor- male d'austénisation de la matière ferreuse utilisée et on ter- mine cette boruration à la température de trempe de cette matière, de manière à pouvoir tremper immédiatement après, ce qui évite des traitements régénérateurs ultérieurs destinés à combattre les effets du grossissement du grain, de la surchauffe, de la brûlure, etc...
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Pour ce qui est de la nature du traitement ae boru- ration, on a recours à un procédé de cémentation en soi connu.
On peut, par exemple, mettre en oeuvre, le procédé @ "en caisse", l'agent cémentant, à l'état pulvérulent, étant à base de bore, de ferro-bore ou d'autres composés borés.
Il semble toutefois plus avantageux de procéder par voie électrochimique avec un bain de sel contenant un composé du bore, la pièce à cémenter servant de cathode. Dans ce cas, l'électrolyse du bain produit un bore particulièrement actif.
A titre d'exemple, le bain de sel peut être constitué par de l'acide borique déshydraté ou du borax avec addition de composés propres à augmenter la fluidité du bain, tels que des halogénures alcalins (notamment le fluorure de sodium NaF ou la cryolithe). Si le creuset, dans lequel est effectué le traitement, est une matière conductrice de l'électricité (plom- bagine ou graphite, par exemple), on peut l'utiliser comme anode. Il suffit de deux à trois volts de différence de poten- tiel pour provoquer la décomposition du borax. La densité du courant peut varier dans de larges limites car la boruration constitue une réaction secondaire à la cathode.
Pour le traitement éventuel de décarburation superfi- cielle, il suffit de chauffer la pièce à traiter dans le bain de boruration, soit en ne faisant passer aucun courant, soit en faisant passer un courant très faible, en sens inverse du courant de boruration.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut établir des pièces du type en question présentant de nombreux avantages par rapport à celles déjà existantes, c'est-à-dire répondant à toutes les conditions qui leur sont imposées, et.notamment :
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grande résistance à l'usure - grande stabilité dimensionnelle, - et homogénéité parfaite, par rapport aux solutions connues comportant des éléments en matière dure rapportés par vis- sage, brasage, collage, soudure, etc...
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisa- tion, de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisa- gés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.