CH205973A - Procédé de traitement thermique des aciers. - Google Patents

Description

  Procédé de traitement thermique des aciers.    La trempe des aciers, qui a pour but  d'en augmenter la dureté, et en     général,d'amé-          liorer    les caractéristiques mécaniques du mé  tal, a pour conséquence de développer au sein  de la matière des     tensions    internes. Celles-ci  sont provoquées non seulement par la conser  vation à la température ordinaire de l'équi  libre stable à haute     température,    mais encore  par un phénomène purement physique résul  tant du refroidissement brutal de la pièce  préalablement chauffée à la température du  rouge.  



  Afin     d'atténuer    dans une certaine mesure  la fragilité consécutive à cet état d'équilibre  instable à basse     température,    il est de pra  tique courante de faire un réchauffement à  une     température    variable mais toujours infé  rieure à     celle    de la trempe.

   Cette     température     dite de     #revenu"    tient compte de la compo  sition chimique du métal trempé, de l'intensité  du phénomène de trempe préalable, pouvant  aller de la structure sorbitique à la structure  austénitique, et tient compte enfin dans une  certaine mesure de la forme particulière des    pièces, des outils ou autre matériel à traiter,  de façon à réaliser une adaptation judicieuse  des nouvelles     propriétés,du    métal, au travail  qu'il devra fournir.  



  Ce traitement de revenu est effectué géné  ralement par chauffage au moyen de fours à  sale, à bains de sel ou de plomb fondu ou  d'huile, chauffés à une     température    contrôlée,  dans lesquels     on.        introduit    les     pièces.    L'é  chauffement se développe alors     progressive-          ment        par     suivant des surfaces       isothermes    de     l'extérieur    à l'intérieur de la       pièce.     



  Il s'ensuit dès lors que l'évolution diffé  rentielle . des.     transformations        physico-          chimiques        résultant,des    écarts -de     température     instantanés au sein de la pièce, crée des ten  sions nouvelles qui ne jouent pas nécessaire  ment dans un     sens    favorable à la     destruction     des     tensions    de trempe, surtout lorsqu'il s'agit  d'aciers     hypereutectiques    à teneur élevée en  alliages, tels que: le     molyb@dène,    le     tungstène,     le chrome, le vanadium, etc.

        En effet, la transformation descendante  martensite-troostite s'opérant avec diminu  tion de volume, les couches superficielles  atteintes les premières     subissent    une contrac  tion qui les soumettrait à un effort d'éclate  ment si la dilatation physique ne venait la  compenser dans une certaine mesure, tant que  le métal se trouve à la température de re  venu.  



  Si le phénomène du revenu, qui est essen  tiellement quantitatif, n'a pas été réalisé de  façon à atteindre en profondeur un état de  stabilité physico-chimique suffisant, le métal  peut donner lieu à des fissures,     appelées    cou  ramment des     #tapures".     



  Ces     #tapures"    peuvent se produire, soit  spontanément au cours du refroidissement,  soit même ultérieurement sous l'influence de  légers chocs, ou même de simples variations  répétées de     température.     



  Lorsqu'une pièce en acier hypereutectique  n'exige pas pour son emploi une résistance  supérieure à 180 à 300 hg par mmê, le revenu  peut être fait à une température suffisam  ment élevée pour donner aux couches super  ficielles du métal une faculté d'allongement  et de déformation susceptible (le résorber les  anomalies citées plus haut. Si, au contraire,  l'emploi de la pièce exige une résistance su  périeure à 200 kg par mmê, le revenu res  treint à lui faire subir laisse subsister des  tensions latentes qui arriveront à se libérer,  soit lentement par viellissement naturel, soit  brusquement par éclatement, sous forme de  tapures.  



  La présente invention a donc pour objet  un procédé de traitement thermique permet  tant d'obtenir artificiellement un vieillisse  ment accéléré, libérant le métal de ses ten  sions de trempe.  



  Ce procédé est caractérisé par le fait que  l'acier à vieillir, après sa trempe, est soumis  à l'action d'un champ magnétique oscillant,  sa température étant élevée à un point non  supérieur au point de transformation Ac1  L'échauffement de la pièce peut être pro  duit, soit d'une manière quelconque, immer  sion dans un bain d'huile, passage dans une    étuve, etc., soit mieux encore, par effet d'in  duction dû au circuit de production du champ  magnétique oscillant.  



  Les fréquences des champs magnétiques  oscillants utilisés peuvent aller jusqu'à  100.000 périodes par seconde, dans le cas de  pièces de petites dimensions.  



  Le vieillissement artificiel ainsi obtenu  peut se substituer avantageusement au revenu       habituel    des aciers après trempe, en ayant  l'avantage sur celui-ci de détruire les tensions  internes de trempe, sans abaissement corré  latif de dureté.  



  Voici, à titre d'exemple, comment le pro  cédé faisant l'objet de l'invention peut être  exécuté en pratique:  On utilise un four à haute fréquence, cons  titué d'une enceinte cylindrique horizontale  dite     #chambre    de traitement", dans laquelle  sont acheminées les pièces à traiter. L'avance  ment de celle-ci se fait de préférence méca  niquement pour permettre le réglage aussi  précis que possible de la vitesse de passage.  



  Les pièces s'échauffent sous l'effet du  courant d'induction dû au champ magnétique  oscillant auquel elles sont soumises, pendant  toute la durée du passage dans l'appareil.  



  On a remarqué au cours d'expériences  qu'il suffisait dans certains cas d'un échauf  fement voisin de 130   C, pour obtenir la des  truction presque totale des     tensions    et amé  liorer déjà d'une façon très     sensible    le ren  dement d'organes mécaniques     soumis    à un  taux de     travail    élevé.  



       Egalenient        â        titre        d'exemple,    on peut citer  le résultat obtenu     sur    des pièces cylindriques  de<B>50</B> mm<B>de</B>     diamètre,    sur     1_-10    mm de lon  gueur en acier     extra-dur    au     tungstène-chrome.     



  L a     trempe    avait été effectuée à une tem  pérature     irteiitionnellement    plus élevée que la  température normale, de façon à exagérer les       tensions    de     trempe.     



       Lu.    moitié de ces pièces dont la. dureté  après     trempe    était de 683 Brinell, avaient  subi un revenu à     1.6().    et l'autre moitié à.       130     , dans l'appareil à haute fréquence.  



       Os?    avait, afin de mettre en évidence l'ef  ficacité du procédé, fait subir à ces pièces des      échauffements et des refroidissements alter  nés, dans le but de favoriser le développe  ment des tapures.  



       Les    pièces traitées par revenu à 160   ont  cassé:  6 après le troisième refroidissement,  2 après le huitième refroidissement.  



  Les pièces traitées par revenu à 120   ont  cassé:  1 après le quatrième refroidissement,  2 après le neuvième refroidissement.  Les autres pièces, sur 10 de chaque série,  ayant résisté après 15 traitements consécutifs  de réchauffement et de refroidissement.  Suivant le genre de pièces à traiter, on  peut utiliser des dispositifs particuliers s'ins  pirant de la nécessité de chauffer le plus ré  gulièrement et le plus uniformément possible.  Il convient au préalable de passer quel  ques     pièces    et de mesurer leur température à  la sortie.  



  La mesure de la température à la sortie  devra se faire par un procédé calorimétrique  qui permettra de     déterminer    la pénétration en  profondeur de la chaleur. Il suffira, par  exemple, de mesurer l'élévation comparée de  température d'une même quantité d'un liquide  quelconque dans lequel on aura immergé une  pièce étalonnée en température.  



  L'appareillage électrique qui peut être uti  lisé pour l'exécution du procédé peut être le  suivant:  Un circuit comprenant une batterie de  condensateurs et une self est périodiquement  interrompu par un éclateur tournant constitué  par des plateaux mobiles portant des élec  trodes pleines se déplaçant entre des élec  trodes fixes réglables et refroidies par circu  lation d'eau. On obtient ainsi un courant à  haute fréquence (c'est à-dire supérieure à  15.000 périodes par seconde) par la décharge  de la batterie de condensateurs; la périodicité  de la décharge est assurée par l'éclateur tour  nant. Un champ magnétique à haute fré  quence est ainsi obtenu.  



  Ce circuit comprend également un enrou  lement servant à produire l'échauffement des  pièces par induction dans le four; ainsi le    dispositif de chauffage du four fait partie  du circuit de génération du champ     magné-          tique    oscillant.  



  Le four comporte trois zones:  La première assurant     un    léger préchauf  fage d'acclimatation,  La     deuxième    réalisant le     traitement    pro  prement dit,  La troisième permettant une stabilisation  judicieuse -de la température des pièces  avant la sortie.  



  La réalisation     pratique    de     ces        trois    phases  de traitement peut se faire au moyen d'un  four horizontal en utilisant comme guidage  une rigole semi-circulaire en un métal non  magnétique. Le réglage     @de    la fréquence est  obtenu par la self de chauffage.  



  On a constaté que le traitement décrit  assure une amélioration importante des pro  priétés mécaniques d'ensemble du métal, et  en     particulier    de     l'élasticité    et de la     résilience,     sans diminuer la dureté. Il s'applique plus       particulièrement    aux aciers très durs, devant       conserver    après     traitement    thermique le maxi  mum -de dureté avec le minimum de fragilité.  



  Par son principe même, le procédé décrit  assure au métal le bénéfice     @du    "vieillisse  ment", en ouvrant ainsi un champ nouveau  d'application aux aciers     extra-durs    pour ou  tils, délaissés jusqu'à ce jour dans la cons  truction mécanique en .général.  



  Il est     évident    que l'on     pourrait    utiliser des  champs     magnétiques    à moyenne fréquence au  lieu de champs à haute fréquence. Par  moyenne fréquence, on entend ici la gamme  supérieure des     basses    fréquences et la gamme       inférieure,des    hautes fréquences, la fréquence  de 15.000     périodes    par seconde marquant la       séparation    de la haute et de la basse fré  quence.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de traitement thermique des aciers, en vue,de leur faire subir artificielle- ment un vieillissement accéléré, caractérisé en ce que l'acier à vieillir, après sa trempe, est soumis à l'action d'un champ magnétique oscillant, sa température étant élevée à un point non supérieur au point de transforma tion Ac1. SOUS-REVENDICATION S 1 Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'échauffement de l'acier est. obtenu par induction.

   2 Procédé selon la revendication et la sous- revendication 1, caractérisé en ce que ladite induction est due à des courants électriques à haute fréquence. 3 Procédé selon la revendication et la sous- revendication 1, caractérisé en ce que ladite induction est due à des courants électriques de moyenne fréquence. t Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on chauffe l'acier aux environs de 120 C. 5 Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le champ magnétique oscillant a. une fréquence allant jusqu'à 100.000 pé riodes par seconde.

   6 Procédé selon la revendication et la sous revendication 1, caractérisé en ce que l'on produit l'échauffement et le champ magné tique oscillant par un même circuit.