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Publication number: BE546380A
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Description


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   La présente invention est relative au traitement thermi- que d'aciers et d'aciers alliés ainsi qu'à des bains de sels fondus perfectionnés et à des compositions pour ces bains. 



   On   sait   que les bains   de   sels fondus de compositions très différentes peuvent être utilisés pour le traitaient   thermique     d'aciers   et aue les objets en acier immerges dans de tels bains de sels' en sortent, après traitement, carburas par Inaction du mélange des sels fondus, la profondeur de   .la   pénétration du carbone   dépen-   dant toujours des conditions précises dans lesquelles le traitement est applique.

   Il est de   pratique   courante   d'utiliser   à cette fin un mélange fondu de cyanures et de carbonates (le Métaux alcalins ou de tels mélanges de cyanures et de carbonates en association avec un   @   

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 ou plusieurs des halogénures des métaux alcalins et dans certains cas le contenu fondu du bain est composé du cyannure et de halogénu- res des métaux alcalins (lui peuvent être en mélange avec des chlo- rures et des carbonates de métaux alcalino-terreux. Dans la   plupart   des cas où on utilise ces bains fondus à des fins de traitement thermique, il est d'usage de recouvrir le   @élange   de sels fondus d'une couche de carbone graphitique. 



   La composition de bain particulière désirable ;Jour le traitement   thermioue   d'objets en acier dépend dans une grande mesure du   deré   et de la profondeur de carburation requis cour le produit traite. S'il est nécessaire que la couche superficielle des objets d'acier carburé soit relativement faible, par exemple de 0,020 à 0,025 pouce (   0,508   mm à 0,635 mm), il est habituel d'utiliser des mélanges salins fondus des cyanures et des carbonates avec un halogénure ou un mélange de halogénures des métaux alcalins. 



   Dans les cas où des profondeurs plus grandes de la couche carburée ou un degré meilleur de   saturation   de la couche carburée sont requis, il est habituel d'utiliser une composition de sels constituée d'une proportion majeure des chlorures des métaux, alcalino- terreux, baryum et strontium, avec 10%-20% de cyanure de métal alca- lin. 



   Les bains de halogénure/cyanure/carbonate de   nétaux   al- calins sont cependant satisfaisants pour de nombreux bats et ils possèdent l'avantage que les mélanges de sels en question sont solu- bles dans l'eau et que les sels peuvent donc être facilement éliminés des objets en acier traités dans le bain. Les bains contenant du chlorure de baryum ou du chlorure de strontium avec 10 à 20% de cyanure de métal alcalin souffrent du défaut de laisser sur les objets traités un dépôt insoluble dans l'eau, ou, dans les cas les plus favorables, très neu soluble; les objets nécessitent par consé- ouent, un nettoyage   spécial après   le traitement dans le bain et si le dépôt n'est pas entièrement éliminé, il peut se produire une cor- rosion car la rouille. 

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   Suivant la   prosente   invention, un bain de selsfor dus perfectionnépour le traitement thermique d'aciers et   d'a@   rs alliés comnrend plus de 50% en poids d'un halogénure de   métal   alcalin ou d'un mélange de halogénures de métaux alcalins, un cyanure de métal alcalin et de   0,25%   à   5%   en poids d'un régénérateur qui est du titane ou un mélange de titane avec du silicium et/ou de la silice. 



   La teneur en cyanure du bain doit être inférieure à celle du halogénure de métal alcalin et on utilise avantageusement jusque   15%   et de préférence de 1% à 10% en poids de cyanure de métal alcalin. 



   .On préfère introduire dans les halogénures des métaux alcalins du fluorure de sodium en une   quantité   s'élevant à moins de 10% en poids du poids du bain. 



   Le titane est de préférence utilisé comme régénérateur. 



   On a trouvé, bien que le dioxyde de titane puisse être utilisé en variante au lieu du titane, qu'on obtient des résultats moins intéressants.Par exemple, à l'opposé du titane, lorsqu'on utilise le dioxyde de titane comme régénérateur, une pénétration inter- granulaire de la couche superficielle des aciers alliés peut se produire. 



   Le régénérateur se trouve dans le bain utilement sous une forme telle que de la poudre, qui lui donne un rapport surface/ volume élevé. L'addition du régénérateur au bain est avantageusement effectuée en enfermant le régénérateur pulvérise dans un sac et en l'ajoutant au bain, ou en mélangeant le régénérateur en poudre avec une faible quantité d'un ou   plusieurs   des constituants salins du bain, par exemple, un mélange de sels de la même composition que la masse fondue initiale et en ajoutant le mélange de régénéra- teur pulvérisé et de sel au bain. 



   Bien qu'on puisse obtenir des résultats utiles en utilisant un bain contenant   jusau'à   5% de régénérateur, on peut utiliser des quantités considérablement inférieures à ces   5%.   

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  La nroportion; particulière de réi';nrr;t"tpuD qu'il fuut ajouter dépend des conditions dans lesquelles .ora.Et.dme le bain, .y compris la quantité d'objet$ en acier ou en- aciar:allin traitas dans, le bain. 



  Eû'ï-génér lJ - cependant, lorsqu'on utilise le régénérateur, pr4f6r<, . cYEst- -d1.re le¯titane sous une forme-oui lui donne,mi rapport'. surface/volume élevé, une-foiknie t3.lé ctze de la pondre, on obtient de bons résultats lorsque-ce titikie se trouve dans le bain dans une proportion de   0,75%   à 2% en poids du bain. On   oeuf   faire- au bain des additions périodiques de ces proportions du régénérateur nréféré, utilement par journée de 8 heures, ceci dépendant, dans une certaine mesure, des conditions dans lesquelles le bain est utilisé. 
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  Le bain 0eut être mis en oeuvre H n'importe quelle température au-dessus du point de fusion du mélange de sels, et en 
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 portant la température au-dessus de-ce noient, le taux de carburation devient plus grand. La température effective utilisée dépend de la composition du bain de sels, nais   on;     préfère   généralement travailler 
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 à une température dans la gan-le de 8vioc à 950 C. 



  Un procédé approprié de ni se en oeuvre du bain consiste à préparer une masse fondue des halogénures des #->#' [.aux alcalins, par exemple de chlorure de sodium et de chlorure de ootassiuraou cI'.un mélange de chlorure de sodium, de chlorure de potassium et de fluorure de sodium et à maintenir la masse fondue à une température de   750 C   à   950 C,   1% à   10%   en poids   .de   cyanure de sodium étant ajou- tés au bain. On disperse ensuite dans le bain la poudre de titane en une quantité de 1 à 2% du poids du bain par l'un ou l'autre des pro- cédés décrits précédemment. Le bain est curé intervalles réguliers de préférence chaque jour, et on enlève la boue formée au cours du processus de carburation des aciers.

   A ces intervalles, le bain est ramené au niveau de travail   par. de nouvelles   additions de mélange de 
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 chlorure de sodium/potassium au de Mélange chlorure /fluorure, suivant le-.cas, #ft par l'addition t?.uantité suffisante de -cyanure de 

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 sodium pour compenser   toutes   les pertes éventuel  Des.Lorsque   le bain fonctionne pendant   une   journée de 8 heures, on   peut   faire utilement une addition   quotidienne   de 1 à   2% en   poids de titane en poudre.

   Lorsqu'on complète le bain après   l'addition   de titane, il peut également être opportun   d'ajouter   au bain du graphite   pulvérisé   de manière   à   former une couche sur la surface, et il faut   comorendre   que la présente invention envisage la présence Ci 'une couche de gra- phite pulvérise dans le bain chaque fois que celle-ci est   désirable.   



   Les compositions des. bains de la présente invention of- frent un grand nombre d'avantages par rapnort aux bains de sels utilisés jusqu'à présent pour les traitements   thermiques. Par   exemple, ils donnent aux objets traites une profondeur de carburation qui est supérieure à celle obtenue avec les bains de sels de totaux alcalins   Qui' comprennent   des cyanures et des carbonates et qui peuvent conte- nir également des halogénures de métaux alcalins.   Egalement,   la quantité de cyanure utilisée dans les bains suivant la orésente invention est inférieure à celle utilisée dans les bains contenant du carbonate.

   En outre, contrairement à ce qui se produit avec des bains contenant des chlorures de métaux   alcalino-terreux   et des cya- nures de métaux alcalins, les sels qui adhèrent aux objets en acier traités dans les bains conformes à la présente invention, peuvent être facilement éliminés par lavage à   l'eau.   



   La portée de la présente invention s'étend aux composi- tions conçues pour produire des bains de sels fondus, ainsi qu'aux procédés de traitement thermique   d'aciers   et   d'aciers   alliés dans lesauels on chauffe les aciers ou les aciers alliés dans un bain obtenu par la fusion de ces compositions. 



   Les exemples suivants illustrent l'invention. Les pourcen- tages qui sont mentionnés sont exprimés en poids. 



  EXEMPLE 1. 



   On prépare et on chauffe à   950 C   un bain de sels fondus 

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 de 50 livres (22,67 kg) contenant 10% de NACN, .2, 5;â de Cl, bzz de NaCl et 5% de NaF. On ajoute ensuite au bain (le la coudre de titane en une quantité se4levant 1% du noids du bain, enfermée dans un sac en toile, on recouvre la surface du bain d'une couche de'carbone graphitique et on immerge dans le bain oendpjit une né- riode standard de deux heures des pièces d'acier   cliente   au carbone 
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 comme décrit dans la British Standard Spécification ClToraes Anglaises) 970:1947 sous lue n  EN 32. Ire bain est En fonction 8 heures par jour pendant 90 jours, 3e boue foro-e 4 tant retirée journellement.

   On ajoute journellement au bain un mélange contenant 35% de NaCN, 5% 
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 de NaF, 28,8% de KC1, 28% de NaCl et 2,5% de Si02 pour .maintenir autant que possible une concentration de 10%   de   NaCN et pour   compen-   ser les autres pertes en sels. On ajoute également, chaque jour, de 
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 la poudre de titane à raison de 1% du noirs du bain, de le fpeon décrite, excepté qu'au   74e   jour, on ajoute   3%   de poudre de titane. 



  On analyse le bain de temps en temps et après le traitement, on laisse refroidir   lentement   les objets en acier et on les   examine. On   obtient les résultats suivants : 
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<tb> Teneur <SEP> en <SEP> Epaisseur <SEP> to- <SEP> Epaisseur <SEP> de <SEP> Epaisseur <SEP> de <SEP> la
<tb> 
 
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 cyanure de tale de eé- cànentatlon couche eutectoïcle sodium t t. > 0 6r<'! 0 9., , soolum mention , il de 0,9 de cerbone - - ¯9[1rb .l!.!l¯¯- carbone Jour 1 9,9% 0.939 0,50'3 :nrn 0 203 ¯ -. 



  Jour 60 6, 8 0,965 mm 0,432 n 0,203 rum 
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<tb> Jour <SEP> 90 <SEP> 10,7% <SEP> 0,762 <SEP> 0,406 <SEP> mm <SEP> 0,203
<tb> 
 
Au cours de l'opération, on constate ru'une nièce d'essai en acier allie contenant du nickel et du chrome   comme   décrit dans la British Spécification n  S 82, traitée dans ce bain pendit 3 heures 
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 à 900 C est exempte de pénétration intrranu7aire EXEMPLE 2. 



  On 1)rp.narp Pt on utilise on ha=in de sels fondus comme dans l'exemple 1, ,ais dans ce cas, on ajoute journellement au bain 0,5% de titane pulvérise et 0,57:' de silicium pulvérisé et on 

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 ajoute journellement eu bain un 1:1él<,nf' de sols cOY1tp.n:.m't '3f>% de N8CN, 5% de NaF, 30% de KCl et 30% de NaCl pour 1wdntpn5.r 81J.tent nue possible une concentration de 10% de NPCN et pour compenser les autres pertes en sels.

   Le bain   fonctionne   pendent 52 jours et il est   analyse   de temps en   temps,   Après un   traitement   de 2 heures 905 C, on laisse   refroidir     lentement   des pièces   d'essai d'acier   à 'cémentation au carbone   comme   décrit dans la British Standard 
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 Spécification 970:194-'/ n  EN 32 et on les examine.

   On obtient les résultats suivants : 
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 Teneur en ED&,is""1Jr to- Epaisseur de Epaisseur de la cyanure de taie ci- c>1- cémentation couche eutectorde sodium, mentét1,i',- > 0,6Í& de 09% de carbone --- ---- ¯ç:-.rho¯,- ...r ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Jour 2 10,3  0,762 mm 0, 406 pm 0,177 nmi ''Jour 27 11,3% 0,864. mm 0,456 m111 0,279 Dm Jour 47 10, 0 lj,067 m!11. 0,533 mm 0,306 mm   REVENDICATIONS   
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 1.- Bain de sels fondus noir le traitement thernioue d'aciers et d'aciers alliés, caractérisé en ce   eu' il   comprend plus 
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 de 50% en poids d'un halogénure de métal alcalin ou d'un mélange de halogénures de 7:!été\l.1x alcalins, un cyanure de ,(,tal alcalin et de 0,25% à 5% en poids d'un régénérateur qui est le titane ou. un mélange de titane avec du silicium et/ou de la silice.

Claims

2. - Bain de sels fondus suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le régénérateur est sous une forme lui donnant un grand rapport surface/volume élevé, telle que de la poudre.

3. - Bain de sels fondus suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il contient de 0,75% à 2% en poids de titane.

4.- Bain de sels fondus suivent l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce ou-'il. contient jusqu'à 15% en poids d'un cyanure de métal alcalin. <Desc/Clms Page number 8> EMI8.1

5.- Bain de sols fondus S'ilv<I:i. 1:. l'{ 1.'!:-hHc;Li0[ 4, caractérisé en ce outil contient 1 n 10. FI' ;Jn1.r':: cy , d" métal alcalin.

6.- iTl fie sels fondus :al.FtruL: 1 'nTl' ouf ] 'r,utl'f> rJ::; revendications précédentes, car.tet-=rt::F on c mie 1-" .r,:r-r'-n;rts de métaux alcalins contiennent une c=uarki.il.: ck f-' !Ol'l1..t'O ;of,iu,ra s'élevant à moins de 10; en poids du pois du brin.

7.- Composition destinée à produire ,.';1' 1'1.1;:1011- un hein de sels suivant l'une ou l'autre des revendic.'tioi;i! trc'rts.

8.- Procédé de traitement thermique cl' u;:10r ou ,.'acier alliô, caractérisé en ce qu'on chauffe ] 'acier ou l'acier ±.13.14 dans-un bain obtenu par la fusion de 'La composition suivant la re- . vendication 7.

9. - Procédé suivant la revendication 8, caractérisa en ce que la température du bain se trouve dans la garnie de 800 C à 950 C.

10.- Bain de sels fondus en substance comme décrit ci-dessus avec référence aux exemples.

11.- Compositions destinées à produire par fusion des bains de sels suivant la revendication 10.

12. - Procédé de traitement thermique d'acier ou d'acier allié, en substance comme décrit avec référence aux exemples.

13.- Acier ou acier allié traité par un .'.recédé suivant les revendications 8, 9 et 12.