Jauge et procédé pour obtention de celle-ci
L'invention concerne une jauge telle que par exemple un calibre de contrôle, une cale, un étalon, une touche de contact, un rapporteur, une pièce de référence, etc., toutes pièces devant présenter des qualités de précision élevées et les conserver au cours de leur usage; et elle vise également un procédé pour la fabrication de cette jauge.
La jauge selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle est en acier et en ce que sa surface est borurée par cémentation.
On rappellera d'abord que la jauge envisagée devrait pouvoir répondre simultanément aux diverses conditions suivantes
- une grande résistance d'usure, sans fragilité,
- un coefficient de dilatation du même ordre
de grandeur que ceux des produits couram
ment mesurés avec ces appareils, générale
ment celui de l'acier,
- une grande stabilité dimensionnelle, dans le
temps,
- une conductibilité thermique suffisante
pour assurer l'égalisation des températures
dans toute la masse du calibre,
- et une homogénéité dans la construction, les
joints et éléments rapportés devant être évi
tés.
Or, jusqu'à présent, il a été impossible de réunir les susdites conditions. On a cherché à réaliser surtout la première condition, notamment par des dépôts électrolytiques, par soudage, par métallisation ou par brasage de plaquettes de métaux durs rapportées, mais c'était au détriment des autres qualités requises.
On a découvert que pour satisfaire à ces conditions multiples les pièces en question doivent être en acier et présenter une surface borurée.
On a constaté en effet que, tout au moins si l'on effectue la boruration sous certaines conditions, on obtient ainsi Ides pièces qui, non seulement sont très dures, mais sont absolument stables dans le temps, même après trempe.
La couche borurée obtenue est en effet constituée essentiellement par des composés définis et très durs, de fer et de bore, composés sur la stabilité desquels les traitements thermiques sont pratiquement sans influence.
I1 s'ensuit que l'on peut faire subir aux pièces en question, avant ou après le processus de cementa- tion au bore, tous traitements thermiques pouvant être utiles pour l'obtention de caractéristiques déterminées pour le support sous-jacent en acier. En général, on pourra soumettre les pièces, notamment après cémentation au bore, à une trempe et, si nécessaire, on pratiquera les traitements usuels de revenu et de stabilisation.
I1 est donc possible de réaliser des pièces qui, non seulement présentent en surface une dureté considérable, supérieure à celle des métaux durs connus, mais qui sont parfaitement stables et homogènes dans toute leur masse: il n'y a pas de zone de transition appréciable, en effet, entre la couche superficielle cémentée et la masse en acier de la pièce qui serait susceptible par changement d'état ultérieur notamment dans ladite masse, de provoquer des modifications ultérieures des dimensions. C'est au contraire ce qui se passe dans le cas de calibres à plaquettes de métaux durs rapportées sur une masse en acier.
Toutes les conditions visées plus haut sont ainsi remplies.
Ajoutons enfin qu'il est possible d'opérer la cémentation au bore sur des ébauches à des dimensions très voisines des dimensions définitives, la cémentation ne modifiant pas sensiblemnt ces cotes, de sorte que les retouches ultérieures peuvent être très peu importantes.
Concernant la mise en oeuvre de la cémentation, il y a lieu de noter qu'il convient, d'une part, de choisir, pour la masse de la pièce, à borurer en surface, un acier de qualité déterminée, remplissant certaines conditions en ce qui concerne la quantité de carbone libre, et, d'autre part, de choisir également une température déterminée variable dans certaines limites, pour l'opération de cémentation au bore ou boruration en surface.
A oe sujet, on doit préciser qu'on entend par carbone libre : le le carbone en solution dans le fer au début du traitement de cémentation à l'exclusion par conséquent du carbone, soit combiné sous forme de carbures, soit à l'état de graphite précipité. D'autre part, on rappellera aussi qu'on entend par AC5, suivant l'usage, la température de fin de transformation de la phase ferrite (fer ce) en phase austénité (fer u), cette température étant généralement de l'ordre de 8000.
Cela étant rappelé, il convient de dire que, pour l'application envisagée, on procédera avantageusement de façon telle que:
- d'une part, l'acier choisi pour constituer le
corps du calibre ou autre pièce présente, au
moins en surface, en vue de l'obtention d'une
cémentation au bore correcte, une te
neur en carbone libre de l'ordre de 0,75 o/o
en poids au maximum,
- et d'autre part, le traitement de boruration
. (de préférence par voie électrochimique au
bain de sel) soit effectué à une température
comprise entre, comme limite supérieure,
ACS + 1000 ou mieux ACS + 500, et, comme
limite inférieure, une température compatible
avec une durée acceptable pour ledit traite
ment.
Pour ce qui est du corps de la pièce à réaliser, cela signifie que ladite pièce peut être établie, soit en une matière homogène ayant une teneur en carbone libre uniformément inférieure à 0,7 elo) soit en une matière ayant à cceur une teneur en carbone libre quelconque, la pièce en question étant alors soumise à un traitement de décarburation superficielle propre à abaisser la teneur superficielle en carbone au-dessous de la limite critique de 0,7 /o.
Ce traitement de décarburation superficielle peut consister soit en un chauffage dans une atmosphère contenant des traces de CO2 ou H2O, soit en un chauffage dans le bain de cémentation dont il sera parlé plus explicitement ci-après. On peut éventuellement appliquer ce traitement de décarburation superficielle aux aciers dont la teneur en carbone libre est déjà inférieure à 0,7 o/o en vue de diminuer encore la teneur superficielle et augmenter ainsi la profondeur et/ou la rapidité du traitement proprement dit de boruration.
Pour ce qui est de la température de traitement de boruration, et compte tenu de ce que AC. est généralement de l'ordre de 8000, les conditions susvisées signifient d'abord que la température de traitement devra généralement être inférieure à 9500 ou même à 9000.
Si la température dépassait ces limites, la couche superficielle borurée pourrait se fendiller et l'on obtiendrait ainsi une pièce difficilement utilisable par suite de l'écaillage de la couche superficielle soit immédiatement, soit en cours d'usage. I1 est d'ailleurs à souligner que les températures relativement basses à utiliser de préférence, comme il vient d'être indiqué, ne permettent d'obtenir une couche borurée d'épaisseur suffisante qu'en raison de la teneur superficielle choisie pour le carbone libre, les deux conditions susvisées (température et teneur en carbone libre) réagissant l'une sur l'autre.
Pour la limite inférieure de la température de traitement, on est surtout guidé par la durée du traitement, la rapidité du traitement ainsi que, dans une certaine mesure, la profondeur de la boruration, croissant avec la température. En général, on choisit une température supérieure à 700O. La durée op time, m du traitement est de l'ordre de la demi-heure.
Elle dépend évidemment de l'épaisseur de la couche borurée à réaliser, cette épaisseur étant par exemple de l'ordre d'un à plusieurs dixièmes de millimètre, voire moins.
Le traitement de boruration proprement dit est suivi d'une trempe soit classique (unique et brusque), soit étagée. De préférence, on effectue la boruration pendant la durée normale d'austénisation de l'acier utilisé et on termine cette boruration à la température de trempe de cet acier de manière à pouvoir tremper immédiatement après, ce qui évite des traitements régénérateurs ultérieurs destinés à combattre les effets du grossissement du grain, de la surchauffe, de la brûlure, etc.
Pour ce qui est de la nature du traitement de boruration, on a recours à un procédé de cémentation en soi connu.
On peut, par exemple, mettre en oeuvre, le pro cedé en caisse , l'agent cémentant, à l'état pulvérulent, étant à base de bore, de ferro-bore ou d'autres composés borés.
I1 semble toutefois plus avantageux de procéder par voie électrochimique avec un bain de sel contenant un composé du bore, la pièce à cémenter servant de cathode. Dans ce cas, l'électrolyse du bain produit un bore particulièrement actif.
A titre d'exemple, le bain de sel peut être constitué par de l'acide borique déshydraté ou du borax avec addition de composés propres à augmenter la fluidité du bain, tels que des halogénures alcalins (notamment le fluorure de sodium NaF ou la cryolithe). Si le creuset, dans lequel est effectué le traitement, est une matière conductrice de l'électricité (plombagine ou graphite, par exemple), on peut l'utiliser comme anode. Il suffit de deux à trois volts de différence de potentiel pour provoquer la décomposition du borax. La densité du courant peut varier dans de larges limites car la boruration constitue une réaction secondaire à la cathode.
Pour le traitement éventuel de décarburation superficielle, il suffit de chauffer la pièce à traiter dans le bain de boruration, soit en ne faisant passer aucun courant, soit en faisant passer un courant très faible, en sens inverse du courant de boruration.
REVENDICATIONS :
I. Jauge, caractérisée par le fait qu'elle est en acier et que sa surface est borurée.