BE556947A - - Google Patents

Description

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   La présente invention est relative à des procédés de fabrication de pièces de grande précision, à noyau de résistance élevée et à surface traitée, en fer, en acier et en alliages d'acier. 



   Pour les pièces de grande précision à surface trempée, un finis- sage par rectification est en général inévitable après le processus de trempe ou de durcissement, par exemple la nitruration thermique au gaz. 



  Ceci provient de ce que les pièces varient notamment en volume lors du processus de trempe, par exemple par nitruration. Le même phénomène a été constaté lors de la fabrication de pièces à noyau de haute résistance en aciers trempés, de telle sorte que ces pièces nécessitent aussi le plus souvent un finissage. 



   La présente invention a pout but d'éliminer cet inconvénient et concerne un procédé de fabrication de pièces de grande précision, à noyau de résistance élevée et à surface traitée. Il est caractéristique à ce sujet qu'on utilise un acier pouvant être trempé par chauffage et conve- nant pour un traitement de surface, pour lequel les températures de trem- pe et de traitement correspondent au moins approximativement. L'on fabri-. que à partir de cet acier des pièces à l'état non trempé et on les finit à la dimension finale avec une tolérance prédéterminée.

   Ensuite, les piè- ces sont traitées dans un effluve électrique à la température de trempe et de traitement en atmosphère gazeuse et sont, de cette façon, trempées ainsi que traitées en surface dans un bombardement ionique, 
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après de quelques exemples de réalisation, donnés à titre non limitatif. 



   Dans divers domaines techniques, par exemple pour les machines- outils et les machines de fabrication automatiques, l'on exige que les piè- ces individuelles aient un noyau à très grande résistance et simultanément une surface traitée par exemple durcie par nitrurationo De telles pièces peuvent être fabriquées avantageusement à partir d'aciers pouvant être trem- pés par chauffage, car un usinage à l'état non trempé est alors possible sans difficultés. La nitruration en surface désirée est effectuée le plus souvent au cours d'une opération séparée. 



   Il s'est maintenant révélé que de telles pièces nitrurées en sur- face et à noyau de résistance élevée sont peu satisfaisantes à l'emploi, car l'on obtient bien la faible usure espérée de la surface, mais la cou- che superficielle trempée est très cassante et se fissure aisément. 



   Il est logique en soi d'effectuer simultanément les opérations de trempe et de nitruration, car aux températures de nitruration normales de 500 ... 5500 C, la trempe a aussi lieu de façon déjà satisfaisanteq Des recherches dans ce sens ont été également effectuées ces derniers temps, mais elles n'ont cependant pas conduit à des améliorations de la qualité de la couche. 



   Il s'est au contraire révélé que de telles pièces à surface trem- pée et à noyau de haute résistance peuvent être produites avec une quali- té jamais atteinte, lorsque des aciers de trempe sont utilisés et que les pièces sont nitrurées électriquement par   effluves.   Dans ce but, les piè- ces uninées à l'état non trempé sont soumises, sous une température appro- priée pour la nitruration et la trempe et en atmosphère gazeuse contenant de l'azote, au bombardement ionique à grande énergie d'un effluve, au cours duquel la pièce intéressée agit au moins temporairement comme cathode. 



  Etant donné que les ions projetés avec une grande énergie sollicitent la surface de l'acier avec l'azote activé - probablement atomique - et échauf- fent aussi la pièce par leur énergie cinétique, depuis l'extérieur, à la 

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 température nécessaire, il se forme à la surface de cette pièce une zone de structure impossible à obtenir jusqu'à présent d'une autre façon. Il semble que le passage progressif continu de la zone extérieure nitrurée très dure à la matière immédiatement sous-jacente durcie lors du chauffa- ge et à résistance élevée soit déterminant dans le fait que la zone su-   perÎicielle   constituée présente des propriétés particulièrement avantageu- ses. 



   Ces propriétés consistent avant tout en une résistance élevée aux fissuresmôme sous des charges par chocs. Cette zone superficielle ducti- le est en même temps très dure et résiste exceptionnellement à l'usure. Il a également été déterminé qu'en diminuant l'azote offert à la surface de l'acier, l'on pouvait influencer dans une certaine mesure les propriétés de la zone superficielle, en particulier en ce qui concerne la pente et le caractère de la courbe de profondeur de trempe, 
Lors du traitement de pièces en acier de trempe dans le bombar- dement icnique d'un effluve, il s'est en outre révélé que l'on peut obte- nir, par une composition appropriée de l'atmosphère gazeuse, un très bon maintien des dimensions de la pièce.

   Par exemple, dans un atmosphère de 25 % en volume d'azote et 75   %   en volume d'hydrogène,l'on effectue la ni- truration et simultanément la trempe thermique de pièces en acier de trem- pe et l'on obtient alors des variations de dimensions inférieures à 0,005mm. 



  Il règne dans ce cas une pression gazeuse de 11 mm Hg et la pièce est trai- tée dans un effluve pendant 27 heures à 5200 C,le niveau énergétique de cet effluve étant modifié périodiquement entre 480 vols courant continu sous 6,7 ampères et 395 volts sous 2,7 ampèreso Le niveau énergétique élevé est actif pendant 0,3 seconde et le niveau faible pendant 1,4 seconde. La dureté en surface présente une augmentation de 19 à 20 HRc. 



   Le présent procédé convient également pour d'autres genres de traitements en surface de pièces en acier de trempe. Par exemple, la sur- face des pièces peut être frappée pendant l'effluve par des ions de car- bone, de silicium, de bore, d'hydrogène, de soufre et de métaux appropriés. 



  L'on prévoit dans ce but une atmosphère gazeuse contenant les matières in- téressées directement ou en composés dissociables. L'on peut aussi utili- ser des mélanges de plusieurs gaz compatibles entre eux, afin de permettre la diffusion d'éléments d'alliages désires dans la surface des pièces. En outre, un traitement par étapes peut être avantageux, en utilisant par exemple au déout une atmosphère gazeuse à laquelle on ajoute, après une période déterminée, d'autres gaz ou qui est remplacée par une atmosphère gazeuse d'un autre genre. 



   Suivant le type d'atmosphère gazeuse, l'on peut obtenir un main- tien plus ou moins bon des dimensions, mais cependant les variations de dimensions ne dépassant en aucun cas 0,005 mm lorsque le processus est réa- lisé de façon analogue à celle décrite dans l'exemple ci-avant. Cet avan- tage important du traitement par effluves pour la trempe et le traitement en surface simultanés repose probablement sur le fait qu'avec le bombarde- ment ionique il se produit, outre l'amenée de matière désirée, une migra- tion ou époussetage de matière. En ajoutant des gaz appropriés, par exem- ple du krypton, à l'atmosphère gazeuse, la migration de matière peut être influencée dans des limites déterminéeso Une teneur plus élevée en gaz à poids moléculaire élevé provoque en général une augmentation de la migra- tion de matière.

   Par exemple, dans l'exemple donné ci-avant d'une nitrura- tion, l'on peut obtenir un maintien des dimensions meilleur que 0,002 mm en ajoutant des gaz rares lourds tels que le krypton, Dans de tels essais, le rapport entre l'azote et l'hydrogène n'a pas été modifié.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS., 1. Procédé de fabrication de pièces de grande précision, à noyau de résistance élevée et à surface traitée, caractérisé en ce qu'on utilise une sorte d'acier pouvant être trempé par chauffage et convenant pour un traitement en surface, pour laquelle les températures de trempe et de trai- tement correspondant au moins approximativement, les pièces étant fabriquées à partir de cet acier à l'état non trempé et usinées pratiquement jusqu'à leur dimension finale, après quoi les pièces sont traitées dans un effluve électrique, sous la température de trempe et de traitement, en atmosphère gazeuse, ces pièces étant ainsi trempées aussi bien que traitées en surfa- ce.

   2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un acier de trempe pouvant être nitruré et une atmosphère gazeuse contenant de l'azote.

   3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise une atmosphère gazeuse avec 10 à 25 % en volume d'azote et le res- tant d'hydrogénée 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la teneur en azote est réduite au profit de celle en hydrogène afin d'influen- cer la courbe de profondeur de trempe.

   5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces sont soumises à l'action d'ions de carbone, de silicium, de bore, d'hydrogène, de soufre et de métaux, individuellement ou en combinaison;, 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que.les variations de dimensions des pièces sont maintenues inférieures à 0,005 mm grâce à la composition de l'atmosphère gazeuse.

   7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les variations de dimensions des pièces sont maintenues inférieures à 0,002 mm grâce à la composition de l'atmosphère gazeuseo 80 Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'on ajoute à l'atmosphère gazeuse un gaz rare, sa te- neur calculée d'après le maintien des dimensions à obtenir.

   90 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, ca- ractérisé en ce qu'une zone superficielle exempte de fissures, ductile et résistant à l'usure est offerte avec une plus grande dureté qu'avec une nitruration thermique sous gaz dans les mêmes conditions d'opération en ce qui concerne la température et la durée.

   10. Procédé de fabrication de pièces de grande précision, à noyau de résistance élevée et à surface traitée, tel que décrit ci-avant..