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CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES METALIURGIQUES, Association sans but lucratif à Bruxelles (Belgique) Perfectionnements aux procédés d'analyse thermique des métaux.
La présente invention est relative à des per-
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feotiÓnnementa aux put*ddêà d'analyse thermique des métaux.
On sait que la détermination des meilleures conditions écomiques et techniques d'utilisation des matériaux
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eet subordunnéw à zz ccrinalesanoe que l'on peut avoir des diverses prc.i!:ea oarant4risant ces matériaux.
Dams le cas plus précis des métaux et alliages, ces propriétés, de multiples natures, caractérisent notamment leur comportement mécanique et thermique, leur structure et modifications de structure en fonction de la température ou de tout autre facteur.
La connaissance de ces caractéristiques permet
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dans de nombreux cas, de modifier dans un sens déterminé, l'une ou l'autre propriété d'un métal ou alliage considéré, grâce à un traitement approprié. Il est ainsi souvent possible de modi- fier les propriétés d'un matériau en fonction des conditions d' utilisation optimales souhaitées au lieu de devoir se contenter d'utiliser au mieux un matériau métallique existant dont les propriétés sont bien connues et considérées comme pratiquement inaltérables.
De telles possibilités sont évidemment liées à une détermination très précise des variations des propriétés des dits métaux et alliages en fonction de tout facteur pouvant les influencer.
Dans ce domaine d'investigation, on utilise de façon courante les courbes dilatométriques usuelles des métau ainsi que les courbes caractéristiques classiques connues sous le nom de CCT (Continuous Cooling Transformation) et TTT (Time Température Transformation) l'établissement de ces courbes étant la plupart du temps, du ressort des techniques de dilatométrie bien connues.
Pour certaines catégories de métaux ou alliages telles que par ex. les aciers eutectoïdes ou les aciers à bas carbone, on a constaté que les courbes isoaustenituique tracées dans le diagramme TTT couvraient un domaine s'approchant très sensiblement de l'axe des ordonnées c'est-à-dire une zone où les vitesses de refroidissement sont tellement grandes (par ex.
0,5 sec de 900 C à 5000 C) qu'elle:, ne.permettent plus l'uti- lisation des techniques dilatométriques usuelles. Ce domaine est habituellement désigné sous le vocable de "domaine d'analyse thermique".
Diverses techniques ont alors été élaborées afin de surmonter cet inconvénient. et d'obtenir des informations précises sur le comportement des métaux et alliages dans ce do- maine des refroidissements très rapides. On a notamment essayé de déterminer les points du début et de la fin de transformation isotherme par voie métallographique, mais ces méthodes sont en général onéreuses, relativement peu précisés et d'application difficile.
La présente invention a pour objet un procédé
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permettant d'éviter ces inconvénients.'
Le procède objet de la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que dans un four approprié on soumet un échantillon d'un acier tel qu'un acier autectoïde à un refroidissement suffisamment rapide pour se trouver dans le domaine de l'analyse thermique, depuis sa température d'aus- ténitisation jusqu'à une température déterminée, inférieure ou égale à la température Ac1de l'acier, température à laquelle on arrête le refroidissement de façon quasi instantanée, en ce qu'on maintient aussi constante que possible et égale à cette valeur la température du four de chauffage jusqu'à, ce que la transformation de l'acier soit complètement achevée,
en ce que pendant toute la durée de ce traitement on enregistre la courbe de l'évolution de la température de l'acier en fonction du temps ainsi que sa dérivée temporelles ce qui permet d'apercevoir de façon plus précise les discontinuités dues à la présence de transformation dans l'acier.
Afin d'éviter toute confusion dans la compré- hension de la définition de l'invention, il est précisa ici que , suivant l'esprit de cette invention, l'arrêt quasi instantané. du refroidissement de l'acier, est suivi d'un maintien de l'é- chantillon à la température d'arrêta ce qui veut dire quoi- si aucune transformation ne se passait dans l'acier, sa température resterait constante, En fait, on ajuste les conditions de chauf- Page du four de façon à ce que la température intérieure du dit t four reste constante, tandis que l'échantillon peut sublr- car* taines variations de température.
provenant des transformations internes dont il est l'objet.
Afin d'obtenir des résultats expérimentaux dont les indications puissent -être considérées comme valables, il est nécessaire que les conditions expérimentales salent pra- tiquentent reproductibles dans leur totalité, Parmi ces condi- tions. il convient de respecter de façon précise la valeur de la température de fin de refroidissement de l'acier précédant son maintien à température constante quelle que soit la vitgesse à laquelle s'effectue ce refroidissement jusqu'à la dite tempé rature,
Cette condition absolument impérative est rem-
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pectée de façon remarquable grâce à une variante avantageuse du procédé de l'invention.
Suivant cette variante, sur le trajet du signal qui, dans le dispositif enregistreur de la température de 1' acier,se déplace sur le canevas d'enregistrement en y traçant la courbe de la dite température, on place un dispositif comman- dant l'arrêt du refroidissement de l'acier en un endroit (par ex. une abscisse) correspondant à la température d'arrêt choisie, le dit dispositif étant mis en service de façon pratiquement instantanée par le dit signal.
Pratiquement ce dispositif peut être constitué par une cellule photoélectrique, le signal étant dans ce cas le spot lumineux d'un oscillographe impressionnant un canevas en papier sensibilisé à la lumière, Suivant cette méthode au moment où le spot lumineux de l'enregistreur cathodique enre- gistrant la température de l'acier arrive en face'de la gradua- tion correspondant. à 500 C. la cellule photoélectrique impres- sionnée par le dit spot, délivre dans son circuit propre un courant électrique alimentant une bobine magnétique commandant le mise hors service du dispositif refroidisseur proprement dit et la mise en service d'un dispositif de maintien de la témpé- rature ainsi atteinte.
Les schémas ci-joints donnés à titre d'exemples non limitatifs permettront de mieux se faire une idée de la façon dont on peut concevoir un dispositif propre à mettre en oeuvre le procédé de l'invention.
Un échantillon 1 du métal que l'on veut sou- mettre à une analyse thermique est placé dans un four de chauf- fage 2 dont les éléments chauffants sont constitués par des lampe? 3 à bas voltage (par ex. 8 volts) alimentés à pleine tension par un dispositif approprié 4 (bornes 16).
Ce dispositif 4 comporte le raccordement au secteur 5, un interrupteur 6 et une lampe témoin 7 ainsi qu'un stabilisateur de tension 8, débitant dans une résistance de sortie 9, Un transformateur basse fréquence 10 est raccordé à cette résistance 9 au moyen d'un curseur Il ce qui permet d' obtenir une tension maxima déterminée mais réglable (par ex.
8 volts) aux bornes du secondaire 12 de ce transformateur. A
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partir du secondaire 12, le circuit d'alimentation des lampes
3 peut suivre deux chemins distincte, à savoir a le court-circuit dérivé 13, dans lequel se trouve inséré un interrupteur normalement fermé 14 b la résistance à curseur 15. automatiquement mise en circuit lorsque l'interrupteur 14 est ouvert,
La température de l'échantillon 1 est relevée ' au moyen d'un thermocouple 17 en contact avec celui-ci, le dit thermocouple délivrant à un oscillographe 18 une tension pro- portlonnelle à la température de l'échantillon. Afin de facili- ter les observations des'variations de température, on enregis- tre également en 18' la courbe donnant la dérivée temporelle de la courbe enregistrée en 18.
Le circuit de refroidissement du métal est constitué par un réservoir d'hélium 19 relié à une pompe 20 dé- bitant de l'hélium sous pression et à grande vitesse sur l'é- chantillon 1 par l'intermédiaire d'ajutages appropriés, Il y a encore lieu de mentionner a) le circuit de la cellule 21 comportant le raccord au sec- teur 5. un redresseur 22, un relai 23 pouvant actionner deux contact$ 24 et 25 normalement fermés b) le circuit de commande de la vanna 26 contrôlant l'arrivée de l'hélium sur l'échantillon, comportant le raccord au sec- teur 5. la vanne 26. un interrupteur à main 27 et le contact
24 normalement fermé c) le circuit de commande de l'interrupteur 14, comportant le raccord au secteur 5. le contact 25 normalement, fermé, et la bobine 28 pouvant actionner l'interrupteur 14.
Ainsi constitué le dispositif de l'invention fonctionne comme suit :Au début de l'opération l'interrupteur 27 est ouvert. la vanne 26 ferme le passage à l'hélium, la pom- pe 20 n'est pas encore en service. L'interrupteur 6 est ouvert, le contact 14 est fermé.
On introduit l'échantillon 1 dans le four 2 et on ferme 6. Les lampes 3 alimentées à pleine tension por- tent très rapidement l'échantillon à sa température d'austéni= tiaation. On place la cellule 21 sur le canevas d'enregistrement
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de l'oscillographe à une abscisse correspondant à la température de refroidissement désirée, on met en route le,moteur 20 et on actionne l'interrupteur 27, La vanne 26 excitée livre passage à l'hélium qui commence à refroidir l'échantillon, dont la valeur de température relevée par le thermocouple 17 sous forme de tension électrique est'introduite dans l'oscillographe 18. Lorsque la température de refroidissement désirée est atteinte, le spot lumineux rencontre la cellule 21 qui ferme son circuit propre. La bobine 23 excitée ouvre les contacts 24 et 25.
Le contact 24 ouvert désamorce la vanne 26 qui bloque la sortie de l'hélium, stoppant ainsi le refroidissement de l'échantillon, Le contact 25 désexcite la bobine 28 qui commande l'ouverture de l'interrupteur 14. La pleine alimentation des lampes 3, qui n'avait pas été interrompue pendant le refroidissement est ainsi remplacée par une alimentation sous tension réduite (grâce à la chute de tension dans la résistance 15) qui permet tout juste le maintien à température constante de l'échantillon 1. Le relevé de la courbe de température n'est pas interrompu pendant toutes ces manoeuvres et peut être continué pendant tout le temps désiré.
REVENDICATIONS.
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