Procédé de durcissement en surface de métaux. La présente invention a pour objet un procédé de durcissement en surface de métaux, tels que le fer et l'acier, par immersion de ceux-ci pendant une durée appropriée dans un bain de sels en fusion.
On emploie habituellement pour la. com position des bains destinés au durcissement e n surface des métaux, des cyanures alca lins mélangés à des chlorures alcalins et clés carbonates alcalins appropriés. Cependant, de graves inconvénients résultent de l'emploi de tels cyanures, non seulement à cause de leur prix élevé, mais également parce qu'ils émet tent des gaz irritants et parce qu'ils sont très toxiques.
On a, d'autre part, proposé d'employer pour ledit durcissement un bain de sels fon dus, constitué par des mélanges de chlorure de calcium. et de chlorure de sodium, de chlorure de potassium et de chlorure de so dium et d'autres composés et mélanges sem blables. qui, après avoir été soumis à l'action de cyanamide de calcium ajoutée à eux, pos sèdent des propriétés utiles pour le durcisse ment de surface. La cyanamide de calcium est d'un emploi particulièrement avantageux, vu qu'elle n'est pas toxique; on peut l'obtenir facilement à bas prix et elle n'émet pas de gaz irritants et dangereux lorsqu'elle est introduite dans un bain de sels fondus. En effet, les gaz qu'elle développe ainsi brûlent à la surface du bain et ne sont pas toxiques ni irritants.
Cependant, on a remarqué qu'un tel bain pour le durcissement de surface après un emploi prolongé, spécialement sous des conditions opératoires brutales, perd gra duellement son pouvoir d'acquisition de pro priétés complètes de durcissement de surface malgré l'action de la cyanamide de calcium qui y est additionnée. Cette perte de pouvoir d'acquisition de propriétés complètes de durcissement de surface est. quelquefois aug mentée par un emploi prolongé du bain sur une grande échelle de production. pa.rticuliè- renient lorsque les objets devant être dur cis sont recouverts d'une couche de saleté ou d'écailles (battiture) et lorsque l'on emploie des creusets en fonte pour contenir le bain.
Cet. affaiblissement du bain est accompa gné de la. formation, à la surface de la cyana- mide de calcium, d'une couche de matière inerte et relativement impénétrable. Ceci pro voque une perte pratique de l'activité de ce sel et en affaiblit ainsi son efficacité de transmission de propriétés de durcissement au bain. Même l'addition de cyanamide fraî che ne donne pas la revivification désirée, vu que le sel additionné se recouvre égale ment de cette couche inerte et pratiquement impénétrable.
On a proposé divers procédés pour redon ner de l'activité à de tels bains détériorés. Ces procédés consistent à additionner au bain un agent réducteur tel que de l'alumi nium ou un autre réactif actif tel que du cyanure de sodium. Ces deux corps produi sent une activité remarquable dans le bain, en séparant les scories qui peuvent ensuite être enlevées du bain au moyen d'une pas soire. Cet enlèvement des impuretés restaure complètement les propriétés de durcissement du bain qui reste ainsi pendant très long temps sans nécessiter de revivification.
Bien que les procédés ci-dessus soient sa tisfaisants, on a cependant cherché à obtenir un bain pour le durcissement en surface qui conserve continuellement une force uniforme de durcissement sans affaiblissement de ses propriétés dû à la formation d'impuretés ou sans diminution. de la force. des composés qui donnent les propriétés clé durcissement au bain et avec lequel on puisse effectuer un travail continu et uniforme sans arrêt pour le purifier et pour en renouveler les propriétés de durcissement.
Ce but est atteint avec le procédé de durcissement en surface de mé taux, objet de la présente invention, qui est plus efficace, moins coûteux, qui nécessite moins de matériel et moins d'opérations que ceux employés jusqu'ici.
Ce procédé est caractérisé en ce que hon procède de façon qu'un bain de sels en fu- sion propre au durcissement recherché, dans lequel on traite les corps à durcir superfi- ciellement,reçoive régulièrement, à intervalles rapprochés, des quantités relativement fai bles d'un cyanure alcalino-terreux.
Dans ce but, on peut. ajouter au bain,-ré- gulièrement, de petites quantités d'un cya nure alcalino-terreux qui nettoie le bain et en maintient les propriétés de durcissement pra tiquement constantes, tout en produisant une couche de profondeur et de dureté uniformes sur l'objet plongé dans le bain. On peut aussi former dans le bain le cyanure alcalino- terreux en y additionnant une cyanamide, par exemple de la cyanamide calcique brute, c'est-à-dire contenant son carbone libre de formation.
Lorsque l'on introduit directement dans un bain impur, un cyanure, celui-ci enlève en premier lien les impuretés du bain, puis en suite il lui donne: des propriétés de durcisse ment. Dans le cas où l'on ajoute au bain une cyanamide, la transformation dans le bain de cette oyanamide en cyanure est accom pagnée d'une forte accumulation de résidus sujets à objection; ces résidus sont ensuite séparés comme scories lors de l'addition pério- clique suivante de eyanamide.
On a obtenu d'excellents résultats au point clé vue du durcissement de surface en employant des cyanures tels que le cyanure de calcium pur, ou un cyanure brut, formé par la. fusion d'une cyanamide alcalino- terreuse, contenant son carbone libre de for mation avec du chlorure de sodium. Ces cya nures. sont additionnés au bain, en petites quantités, par exemple ?'. , .; du poids du bain ou 15 grammes pour un bain de r kg, régulièrement et périodiquement.
Le bain peut être prépa.rc- en fondant du chlorure de sodium sec et du chlorure de calcium sec en proportions appropriées. Bien que l'on ail. obtenu clé bons résultats en additionnant seulement un quart pour cent du poids du bain fondu, on peut aussi, lorsque cela est désirable, employer des quantités supérieures Ù, 1 ô du poids de la masse en fusion.
La quantité exacte.et la fréquence des adjonc- Lions d'un cyanure alcalino-terreux, varient naturellement selon les circonstances, telles due par exemple la grandeur du bain, la forme du creuset, la température employée, la dimension et le nombre des objets qui doi vent être durcis en les passant dans le bain, la quantité de bain enlevée par adhérence aux objets lorsqu'on retire ceux-ci du bain et d'au tres facteurs semblables. On a trouvé que dans bien des cas des additions d'un cyanure zdcalino-terreux horaires, régulières, de 1/.1 du poids du bain maintiennent le bain de force constante, pendant toute une journée, en don nant par conséquent une dureté uniforme sur une profondeur constante à la surface des ob jets traités.
Lors de l'emploi de cyanure brut, celui ci peut être obtenu en fondant de la cyanamide de calcium, de baryum ou n'importe quelle autre cyanamide de métaux alcalino-terreux, avec des sels appropriés. Un cyanure brut convenable peut être obtenu en fondant en semble de la cyanamide de calcium brute et du chlorure de sodium. Si l'on emploie un bain formé par du chlorure de calcium sec et du chlorure de sodium sec fondus ensem ble. il se forme une grande quantité de cya- tiure de calcium lorsqu'on y additionne de la cyanamide de calcium sèche.
Le cyanure formé dans le bain en fusion de chlorure de calcium et de sodium par l'addition de cya- itamide de calcium est sans doute un cyanure de calcium. Lorsque le bain est du chlorure de calcium seul fondu, dans lequel la cyanamide de calcium est additionnée, ce bain acquiert des propriétés de durcissement de surface.
De plus, en additionnant uniquement de la cyanamide de calcium anhydre finement gra nulée dans un bain de sel fondu, en propor tions régulières et périodiques approximati- vement comme lorsque l'on emploie des cya nures, on obtient également de bons résultats en ce qui concerne le durcissement de sur face.
La cyanamide granulée peut être ajoutée sur le bain, ce qui présente en plus l'avantage de protéger le bain contre l'oxydation par l'air. On préfère toutefois introduire cette cyanamide granulée au-dessous de la sur face du bain à l'aide d'un récipient perforé. Les éléments provoquant le durcissement de surface (le carbone et l'azote) sont alors ren fermés dans le bain, en laissant un résidu inerte dans le récipient, ce résidu étant faci lement enlevé.
Cette addition régulière de pe tites quantités de cyanamide maintient cons tamment toute la force du bain en ce qui concerne ses- propriétés de durcissement, la régularité de la profondeur et de la dureté de la couche de métal traitée.
L'addition d'un cyanure ou d'un composé produisant un cyanure, en faible quantité, mais régulièrement aux bains pour la trempe de surface, contenant déjà de la cyanamide, a pour effet de prolonger considérablement l'efficacité de cette cyanamide. De cette ma nière, la durée d'efficacité de la cyana- mide peut être doublée et souvent même tri plée. On obtient aussi une surface uniforme sur les objets plongés dans le bain grâce à des actions favorables entre la cyanamide et le cyanure.
Le procédé selon l'invention a de nom breux avantages sur les procédés précédents et permet, en particulier, d'obtenir des sur faces plus dures, plus profondes et plus uni formes, d'une façon plus économique et beau coup plus facile. Le bain de durcissement con serve ses propriétés de durcissement d'une fa çon plus uniforme et pendant plus de temps due précédemment.
La régularité de l'épaisseur et de la du reté de la couche de métal durci est remar quable. Une telle régularité ne pouvait pas être obtenue avec les bains à base de cyanu res, employés habituellement, contenant de 2110 à 96 % de ces sels, par suite de la dimi nution rapide de la force des cyanures une fois le bain utilisé pendant peu de temps.