EP1404882A1 - Procede et dispositif de trempe des aciers a l'air pression - Google Patents

Procede et dispositif de trempe des aciers a l'air pression

Info

Publication number
EP1404882A1
EP1404882A1 EP02751278A EP02751278A EP1404882A1 EP 1404882 A1 EP1404882 A1 EP 1404882A1 EP 02751278 A EP02751278 A EP 02751278A EP 02751278 A EP02751278 A EP 02751278A EP 1404882 A1 EP1404882 A1 EP 1404882A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
quenching
oven
less
charge
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02751278A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1404882B1 (fr
Inventor
Francis Fromont
Michel Gantois
Daniel Zimmermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Serthel
Original Assignee
Serthel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Serthel filed Critical Serthel
Publication of EP1404882A1 publication Critical patent/EP1404882A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1404882B1 publication Critical patent/EP1404882B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0062—Heat-treating apparatus with a cooling or quenching zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices

Definitions

  • the present invention relates to a process for quenching steels by pressurized air, making it possible to guarantee metallurgical characteristics identical to oil quenching and in particular to avoid surface decarburization after a carburizing or carbonitriding treatment carried out at atmospheric pressure.
  • Pressure gas quenching processes have many advantages over liquid quenching processes mainly because the parts are clean and dry after quenching.
  • the most commonly used gas is nitrogen because it is chemically inert and its relatively acceptable cost means that it cannot be recycled after each quenching operation. Most often, it is used under pressures of between 1 and 10 bars.
  • the devices used to ensure quenching by pressurized gas all include a turbine allowing the circulation of gas on the parts. The gas is then cooled by passing through a heat exchanger and then reinjected onto the parts charge.
  • the Applicant has set itself the objective of using pressurized air to carry out the quenching, because of its low cost and its availability.
  • its use poses a major problem.
  • Oxygen is chemically very reactive towards steel at high temperature and usually causes a surface decarburization that is not industrially acceptable.
  • the invention therefore relates to a method and its implementation methods for performing a quenching of steels, after a carburizing or carbonitriding treatment carried out at atmospheric pressure, with air under pressure from temperatures between 700 and 1100 ° C., such quenching leading to metallurgical characteristics identical to quenching in oil from the surface of the steel, that is to say in particular by totally avoiding any surface decarburization.
  • the process for quenching a steel charge comprising the following steps:
  • - cooling of the load to a temperature below 400 ° C is characterized by the fact that the fluid is mainly composed of air, and the part is brought to a temperature of at most 400 ° C in a time such as it leaves the oven that an oxide layer is formed which prevents the decarburization of the steel.
  • the process of the invention notably allows quenching with pressurized air of carbon steels, case hardened steels, carbonitrided steels and tool steels.
  • the invention is based on the following observation.
  • the oxidation of carbon steel at temperatures close to 900 ° C leads to the formation of an oxide layer of w ⁇ stite type (FeO sub-stoichiometric).
  • the thickness of this layer increases regularly over time, reaching 10 to 12 ⁇ m after one minute in calm air. It is estimated that a w ⁇ stite oxide layer with a thickness of 1 ⁇ m is formed in the air after 5 seconds. Its thickness is approximately 4 ⁇ m after 20 seconds at 870 ° C, the usual temperature for the start of hardening of cemented or carbonitrided steels.
  • the invention was to recognize that the w ⁇ stite type oxide layer could play this role insofar as it adhered sufficiently to the surface of the steel.
  • a thickness of 1 ⁇ m is sufficient to significantly prevent the formation of CO.
  • the air is transferred, the charge made up of pieces of steel maintained at the temperature of start of tempering is introduced into the quenching cell and the quenching is started so as to bring the surface of the parts at a temperature below 600 ° C in a period of less than 40 seconds, preferably less than 20 seconds.
  • the quenching fluid in the cell is under a pressure of up to 40 bars and is set in motion with speeds of up to 20 m / s, in a few seconds.
  • the quenching fluid is mainly composed of air. We can add other constituents to improve heat transfer.
  • the temperature of the surface of the parts was measured during quenching. It drops to a value less than 700 ° C in less than 2 seconds and to a value less than less than 600 ° C in less than 4 seconds and to less than 400 ° C in less than 10 seconds. At a temperature below 600 ° C., the rate of diffusion of carbon in the steel is so slow that the phenomenon of decarburization is no longer observed.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a device according to the invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the carbon concentration profiles of surface layers of case hardened steels according to the invention on the one hand, and oil on the other hand.
  • FIG. 3 is a graph showing the micro-hardness profiles of surface layers of case-hardened and quenched steels according to the invention on the one hand, and oil on the other hand.
  • the device of Figure 1 comprises a treatment oven known per se.
  • It can be a case-hardening or carbonitriding oven (1), continuous or batch type of a well oven, a bell oven, these ovens carrying out thermochemical treatments at atmospheric pressure.
  • a cell (3) for quenching by a gaseous fluid This cell is hermetically closed by a door (31). Inside, a rotor provided with blades (33), for example centrifugal or helical, called a turbine, is rotated by an electric motor (35). The function of the turbine is to set in motion the gaseous quenching fluid contained in the enclosure. The latter is guided by guide members (37) in the direction shown by the arrows or in the opposite direction. The gas passes through a heat exchanger means (39). To ensure quenching, the charge represented by the block A4 is placed in the cell which is closed hermetically, as shown in dotted lines.
  • the cell is charged with gas up to the desired pressure, between 1 and 40 bars, and it is driven by the turbine (33).
  • the pressure is greater than 3 bars and in particular, depending on the nature of the parts to be treated, between 5 and 20 bars.
  • Appropriate deflectors inject the cold gas, relatively, against the load A4. After extracting the heat from the load it is guided to the turbine. It passes through the exchanger where it is brought back to the quenching temperature.
  • the exchanger and the turbine are arranged inside the cell, but they can also be placed outside.
  • the load to be treated can for example consist of gears or pinion shaft
  • a manipulator (40) is placed between the oven and the cell. Its function is to receive the load from the oven and place it on the cell support. The different positions of the charge are shown, between A0 where it is still in the oven and A4 where it is on its support during quenching.
  • the manipulator comprises a plate (41) which can rotate around a vertical axis and can be moved in height.
  • the plate (41) carries an arm (43) which can move in a horizontal plane and collect a load to be treated.
  • the arm (43) is movable between an external position where it collects or deposits the load and an internal position where the load is housed in a protective bell (45).
  • the operating cycle is as follows
  • the arm (43) is opposite the opening. We extend the arm on which the load is placed. We retract the arm. The load comes into position Al under the bell (45).
  • the time elapsed is less than 40 seconds; time during which an oxide layer formed and formed a barrier to the decarburization of the charge.
  • the manipulation allows the transfer between the oven and the cell in less than thirty seconds.
  • micro-hardness profiles produced on the side and at the base of the teeth are equivalent to those obtained after direct quenching at 870 ° C in oil.
  • the graph in Figure 3 shows that the micro-hardness values, expressed in VICKERS and measured at different depths on a part treated with air quenching on the one hand, and, on a part treated with oil on the other hand, are almost identical.
  • FIG. 2 shows the carbon concentration profiles established on a gear at the level of a toothing, and of toothing. The profiles are equivalent between oil quenching and air quenching. They are characteristic of a hardened hardened layer without surface decarburization.
  • a first series of measurements relates to a part having undergone a carbonitriding treatment followed by an air quenching at 870 ° C.
  • a second series of measurements relates to a part having undergone a carbonitriding treatment followed by an oil quenching
  • the present invention also comprises a process in which the transfer is carried out under a protective atmosphere and the quenching of which is performed in air at a pressure higher than atmospheric pressure. In this case decarburization is avoided essentially at the quenching level by the formation of an oxide layer during the first phases of the quenching.
  • the present invention also covers a process where the quenching fluid is air to which a gas is added which modifies its density and / or its thermal conductivity.
  • the present invention also covers a process where the temple fluid is air to which a sprayed liquid has been added allowing the cooling of the parts by a two-phase mixture

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Description

Procédé et dispositif de trempe des aciers à l'air sous pression
La présente invention concerne un procédé de trempe des aciers par de l'air sous pression permettant de garantir des caractéristiques métallurgiques identiques à la trempe à l'huile et en particulier d'éviter la décarburation superficielle après un traitement de cémentation ou de carbonitruration réalisé à la pression atmosphérique.
Les procédés de trempe par du gaz sous pression présentent de nombreux avantages par rapport aux procédés de trempe par des liquides surtout parce que les pièces sont propres et sèches après la trempe.
De nombreux articles ont été consacrés à la trempe des aciers par du gaz sous pression et il existe aujourd'hui plusieurs dispositifs qui se distinguent par l'architecture de la cellule de trempe et la nature des gaz utilisés, l'objectif étant d'obtenir la plus grande efficacité de trempe possible, c'est- à-dire la plus grande vitesse de refroidissement afin d'égaler les vitesses de refroidissement obtenues avec des liquides tels que des huiles, des solutions aqueuses ou des sels fondus. A cette fin, on augmente le débit massique du gaz circulant à la surface de la pièce à .refroidir en augmentant sa vitesse et sa pression.
Le gaz le plus couramment utilisé est l'azote car il est inerte chimiquement et son coût relativement acceptable permet de ne pas le recycler après chaque opération de trempe. Le plus souvent, il est utilisé sous des pressions comprises entre 1 et 10 bars.
D'autres gaz inertes ont été proposés. C'est ainsi que le brevet européen 0 313 888 propose d'utiliser des gaz légers tels que l'hélium et l'hydrogène à des pressions plus élevées (20 bars et plus). L'utilisation de ces gaz légers a pour effet, à performances équivalentes, de limiter la puissance des moteurs de la turbine assurant leur circulation. Toutefois ces gaz sont ou particulièrement coûteux, ce qui impose un recyclage comme pour l'hélium, ou particulièrement dangereux comme l'hydrogène. Tous les gaz proposés dans l'art antérieur se distinguent par leurs caractéristiques physiques : masse moléculaire, conductibilité thermique etc. mais ils sont tous inertes chimiquement vis à vis d'un acier porté à haute température avant trempe. L'objectif est d'éviter l'oxydation et la décarburation superficielles de l'acier.
Les dispositifs mis en oeuvre pour assurer une trempe par du gaz sous pression comportent tous une turbine permettant la circulation du gaz sur les pièces. Le gaz est ensuite refroidi par passage sur un échangeur thermique puis réinjecté sur la charge de pièces.
La Demanderesse s'est fixé comme objectif d'utiliser l'air sous pression pour réaliser la trempe, en raison de son faible coût et de sa disponibilité. Cependant son utilisation pose un problème majeur. L'oxygène est chimiquement très réactif vis à vis de l'acier à haute température et provoque habituellement une décarburation superficielle inacceptable industriellement.
II est bien connu en effet que le maintien à haute température et en particulier entre 700 et 1100°C d'aciers dans de l'air conduit à la formation de couches d'oxydes, souvent appelées "calamine", dont la croissance est très rapide. Leur épaisseur peut atteindre plusieurs dizaines de micromètres après quelques minutes d'exposition à l'air. Cette formation de couche d'oxyde s'accompagne aussi d'une décarburation de surface de l'acier, préjudiciable à ses caractéristiques métallurgiques et à ses propriétés mécaniques.
L'invention concerne donc un procédé et ses modalités de mise en oeuvre permettant d'effectuer une trempe d'aciers, après un traitement de cémentation ou carbonitruration réalisé à la pression atmosphérique, avec de l'air sous pression depuis des températures comprises entre 700 et 1 100°C, une telle trempe conduisant à des caractéristiques métallurgiques identiques à une trempe à l'huile depuis la surface de l'acier c'est-à-dire en particulier en évitant totalement toute décarburation superficielle. Conformément à l'invention, le procédé de trempe d'une charge d'acier comprenant les étapes suivantes :
- extraction de la charge, depuis un four de traitement de cémentation ou de carbonitruration fonctionnant à la pression atmosphérique, à une température comprise entre 750°C et 1 100°C,
- transfert de la charge vers une cellule de trempe,
- introduction d'un fluide de trempe sous une pression supérieure à la pression atmosphérique et mise en circulation du fluide dans l'enceinte,
- refroidissement de la charge jusqu'à une température inférieure à 400°C, est caractérisé par le fait qye le fluide est composé d'air en majorité, et la pièce est amenée à une température d'au plus 400°C en un temps tel depuis la sortie du four qu'il se forme une couche d'oxyde qui empêche la décarburation de l'acier.
On considère dans la présente description qu'il n'y a pas eu de décarburation de l'acier lorsque le taux de carbone mesuré sur une épaisseur de 60μm depuis la surface reste constant.
Le procédé de l'invention permet notamment la trempe par de l'air sous pression des aciers au carbone, des aciers cémentés, des aciers carbonitrurés et des aciers à outils.
L'invention repose sur l'observation suivante. L'oxydation d'un acier au carbone à des températures voisines de 900°C conduit à la formation d'une couche d'oxyde de type wϋstite (FeO sous - stoechiométrique). L'épaisseur de cette couche augmente régulièrement avec le temps pour atteindre 10 à 12 μm après une minute dans l'air calme. On estime qu'une couche d'oxyde wϋstite d'une épaisseur de 1 μm est formée dans l'air après 5 secondes. Son épaisseur est d'environ 4 μm au bout de 20 secondes à 870°C, température habituelle de début de trempe des aciers cémentés ou carbonitrurés.
On constate par ailleurs, après 20 secondes et en présence d'une atmosphère dont le potentiel carbone est inférieur à 0,1 % à 870°C, que la couche affectée par la décarburation est de l'ordre de 20 μm. Ce phénomène de décarburation apparaît lorsque l'oxyde de carbone peut se dégager dans l'atmosphère. Il résulte de la réaction 1/2 02 + C -» CO où Ç est le carbone dissous dans l'acier.
On évite alors la décarburation des couches superficielles de l'acier, en formant une barrière s'opposant à tout dégagement d'oxyde de carbone. En raison du faible temps dont on dispose, il faut que cette barrière soit formée rapidement.
L'invention a été de reconnaître que la couche d'oxyde de type wϋstite pouvait jouer ce rôle dans la mesure où elle adhérait suffisamment à la surface de l'acier.
Une épaisseur de 1 μm suffit à empêcher la formation de CO de manière notable.
En absence de variation rapide de température (choc thermique) une bonne adhérence de la couche d'oxyde est obtenue tant que son épaisseur reste inférieure à 10-12 μm et de préférence lorsque l'épaisseur est inférieure à 4 μm à 5 μm. On dispose donc, au voisinage des températures habituelles de trempe, d'une période de 20 à 40 secondes pendant laquelle la couche d'oxyde de fer formée se comporte comme une barrière s'opposant à tout dégagement d'oxyde de carbone ce qui permet d'éviter toute décarburation notable de la surface de l'acier.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, on transfère à l'air, on introduit dans la cellule de trempe la charge constituée de pièces d'acier maintenues à la température de début de trempe et on commence la trempe de façon à amener la surface des pièces à une température inférieure à 600°C en une période inférieure à 40 secondes, de préférence inférieure à 20 secondes.
Le fluide de trempe dans la cellule est sous une pression pouvant atteindre 40 bars et est mis en mouvement avec des vitesses pouvant atteindre 20 m/s, en quelques secondes. Le fluide de trempe est composé essentiellement d'air. On peut lui ajouter d'autres constituants destinés à améliorer les transferts thermiques. On a mesuré la température de la surface des pièces lors de la trempe. Elle s'abaisse à une valeur inférieure à 700°C en moins de 2 secondes et à une valeur inférieure à moins de 600°C en moins de 4 secondes et à moins de 400°C en moins de 10 secondes. A une température inférieure à 600°C, la vitesse de diffusion du carbone dans l'acier est tellement lente que le phénomène de décarburation n'est plus observé.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention accompagnée de dessins sur lesquels :
La figure 1 montre une représentation schématique d'un dispositif conforme à l'invention.
La figure 2 est un graphique montrant les profils de concentration en carbone de couches superficielles d'aciers cémentés et trempés conformément à l'invention d'une part, à l'huile d'autre part.
La figure 3 est un graphique montrant les profils de micro-dureté de couches superficielles d'aciers cémentés et trempés conformément à l'invention d'une part, à l'huile d'autre part.
Le dispositif de la figure 1 comporte un four de traitement connu en soi.
Il peut s'agir d'un four de cémentation ou de carbonitruration (1), en continu ou de type batch d'un four puits, d'un four cloche, ces fours réalisant les traitements thermochimiques à la pression atmosphérique.
Sur le même plateau à quelque distance, on a représenté une cellule (3) de trempe par un fluide gazeux. Cette cellule est fermée hermétiquement par une porte (31). A l'intérieur, un rotor pourvu de pales (33), par exemple centrifuges ou hélicoïdales, appelé turbine, est mis en rotation par un moteur électrique (35). La turbine a pour fonction de mettre en mouvement le fluide de trempe gazeux contenu dans l'enceinte. Celui-ci est guidé par des organes de guidages (37) dans le sens représenté par les flèches ou dans le sens inverse. Le gaz passe au travers d'un moyen échangeur de chaleur (39). Pour assurer la trempe, on met la charge représentée par le bloc A4 dans la cellule que l'on ferme hermétiquement, comme cela est représenté en pointillé. On charge la cellule en gaz jusqu'à la pression souhaitée, entre 1 et 40 bars, et on l'entraîne par la turbine (33). De préférence, la pression est supérieure à 3 bars et en particulier, en fonction de la nature des pièces à traiter, comprise entre 5 et 20 bars. Des déflecteurs appropriés injectent le gaz froid, relativement, contre la charge A4. Après avoir extrait la chaleur de la charge il est guidé vers la turbine. Il passe à travers l' échangeur où il est ramené à la température de trempe.
Dans l'exemple de la figure 1, l'échangeur et la turbine sont disposés à l'intérieur de la cellule, mais ils peuvent aussi être placés à l'extérieur.
La charge à traiter peut par exemple être constituée d'engrenages ou bien d'arbre pignons
Un manipulateur (40) est placé entre le four et la cellule. Sa fonction est de réceptionner la charge du four et de la mettre en place sur le support de la cellule. On a représenté les différentes positions de la charge, entre A0 où elle est encore dans le four et A4 où elle est sur son support pendant la trempe.
Le manipulateur comprend un plateau (41) pouvant tourner autour d'un axe vertical et être déplacé en hauteur. Le plateau (41) porte un bras (43) pouvant se déplacer dans un plan horizontal et recueillir une charge à traiter. Le bras (43) est mobile entre une position extérieure où il recueille ou dépose la charge et une position intérieure où la charge est logée dans une cloche de protection (45).
Le cycle de fonctionnement est le suivant
- la charge est en A0 à l'intérieur du four (1) à sa température de traitement. On ouvre la porte du four.
- le bras (43) est en face de l'ouverture. On étend le bras sur lequel vient se placer la charge. On rétracte le bras. La charge vient en position Al sous la cloche (45).
- Le plateau pivote pour venir mettre la charge en position A2, face au support (31).
- On étend le bras qui dépose la charge sur le support (31) en position A3. - Le support se déplace jusqu'à venir à l'intérieur de la cellule. La charge vient en position A4. Sa température n'a sensiblement pas diminué depuis sa sortie du four.
- La trempe est mise en route.
Conformément à l'invention, entre le début du cycle et la première phase de la trempe qui amène la température superficielle de la charge à 600°C, le temps écoulé est inférieur à 40 secondes ; temps pendant lequel une couche d'oxyde s'est constituée et a formé une barrière à la décarburation de la charge. En particulier, la manipulation permet le transfert entre le four et la cellule en moins de trente secondes.
On a examiné des pièces ayant subi le traitement de trempe de l'invention. Les études métallurgiques réalisées sur les engrenages et arbres pignons carbonitrurés et trempés à l'air dans les conditions décrites ci-dessus montrent :
- que les profils de micro-dureté réalisés en flanc et en pied de dents sont équivalents à ceux obtenus après une trempe directe à 870°C dans l'huile. Le graphique de la figure 3 montre que les valeurs de micro-dureté, exprimées en VICKERS et mesurées à des profondeurs différentes sur une pièce traitée avec une trempe à l'air d'une part, et, sur une pièce traitée à l'huile d'autre part, sont quasi-identiques.
- que les pièces trempées à l'air sous pression ne présentent pas de décarburation. La figure 2 montre les profils de concentration en carbone établis sur un engrenage au niveau d'un flanc de denture, et de pieds de denture. Les profils sont équivalents entre la trempe à l'huile et à la trempe à l'air. Ils sont caractéristiques d'une couche cémentée trempée sans décarburation de surface. Une première série de mesures se rapporte à une pièce ayant subi un traitement de carbonitruration suivi d'une trempe à l'air à 870°C. Une seconde série de mesures se rapporte à une pièce ayant subi un traitement de carbonitruration suivi d'une trempe à l'huile
- que la trempe à l'air sous pression provoque la formation d'une couche d'oxyde dont l'épaisseur est de 6 μm.
La présente invention comprend également un procédé dans lequel le transfert est effectué sous une atmosphère protectrice et dont la trempe est effectuée à l'air sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. Dans ce cas la décarburation est évitée essentiellement au niveau de la trempe par la formation d'une couche d'oxyde pendant les premières phases de la trempe.
La présente invention couvre également un procédé où le fluide de trempe est de l'air auquel on ajouté un gaz modifiant sa masse volumique et /ou sa conductibilité thermique.
La présente invention couvre également un procédé où le fluide de tempe est de l'air auquel on a jouté un liquide pulvérisé permettant le refroidissement des pièces par un mélange diphasique

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de trempe d'une charge d'acier, après un traitement de cémentation ou de carbonitruration réalisé à la pression atmosphérique, comprenant les étapes suivantes : a. On extrait la charge depuis le four de traitement (1) à une température comprise entre 750°C et 1100°C, b. On transfère la charge vers une cellule de trempe (3), c. On introduit un fluide de trempe sous une pression supérieure à la pression atmosphérique et on le met en circulation à l'intérieur de la cellule, d. On refroidit la charge jusqu'à une température inférieure à 400°C, caractérisé par le fait que le fluide est composé d'air en majorité, et la pièce est amenée à une température d'au plus 400°C en un temps tel depuis la sortie du four (1) qu'il se forme une couche d'oxyde qui empêche la décarburation de l'acier.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le transfert est réalisé à l'air libre, et la température de la charge est abaissée à 600°C en moins de quarante secondes, de préférence en moins de vingt secondes.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la couche d'oxyde formée est inférieure à 12 μm, de préférence inférieure à 5 μm.
4. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que le transfert est effectué sous atmosphère protectrice.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le fluide est un mélange d'air et d'un gaz modifiant sa masse volumique et/ou sa conductibilité thermique.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le fluide est un mélange diphasique, air / liquide pulvérisé.
7. -Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le fluide de trempe à l'intérieur de la cellule est à une pression comprise entre 3 et 40 bars, de préférence entre 5 et 20 bars.
8. Dispositif de mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un manipulateur de transfert et une cellule de trempe capables d'amener la charge entre le four et la cellule à une température superficielle de 600°C, en moins de quarante secondes.
9. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le manipulateur permet le transfert en moins de trente secondes.
10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que la cellule de trempe comprend une turbine permettant d'abaisser la température de surface des pièces de la charge à 400°C en moins de 10 secondes
11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait qu'il est associé à un four continu, un four batch un four cloche un four puits fonctionnant à la pression atmosphérique.
EP02751278A 2001-06-21 2002-06-20 Procede de trempe des aciers a l'air pression Expired - Lifetime EP1404882B1 (fr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0108175 2001-06-21
FR0108175A FR2826374B1 (fr) 2001-06-21 2001-06-21 Procede et dispositif de trempe des aciers a l'air sous pression
PCT/FR2002/002152 WO2003000939A1 (fr) 2001-06-21 2002-06-20 Procede et dispositif de trempe des aciers a l'air pression

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1404882A1 true EP1404882A1 (fr) 2004-04-07
EP1404882B1 EP1404882B1 (fr) 2007-01-03

Family

ID=8864597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02751278A Expired - Lifetime EP1404882B1 (fr) 2001-06-21 2002-06-20 Procede de trempe des aciers a l'air pression

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20050000597A1 (fr)
EP (1) EP1404882B1 (fr)
CN (1) CN1289695C (fr)
AT (1) ATE350497T1 (fr)
DE (1) DE60217344T2 (fr)
FR (1) FR2826374B1 (fr)
MX (1) MXPA03012026A (fr)
WO (1) WO2003000939A1 (fr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3102547B1 (fr) * 2019-10-24 2022-06-17 Ecm Tech Cellule de trempe sous gaz
CN114293136B (zh) * 2021-12-31 2024-08-02 重庆市星极齿轮有限责任公司 一种工件热处理系统
CN116875934B (zh) * 2023-09-07 2024-02-02 凌远科技股份有限公司 一种圆锥滚子轴承渗碳热处理装置和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3231432A (en) * 1964-10-08 1966-01-25 Morgan Construction Co Process for the quenching of hot rolled rods in direct sequence with rod mill
FR2630936A1 (fr) * 1988-05-06 1989-11-10 Stein Heurtey Installation automatique pour la mise en forme et le traitement thermique de pieces circulaires notamment pour l'industrie automobile
DE29913751U1 (de) * 1999-08-06 1999-09-30 Mannesmann Sachs AG, 97424 Schweinfurt Eisen enthaltendes Metallteil mit einer Eisenoxid enthaltenden Oberflächenschicht
FR2801059B1 (fr) * 1999-11-17 2002-01-25 Etudes Const Mecaniques Procede de trempe apres cementation a basse pression

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03000939A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1404882B1 (fr) 2007-01-03
FR2826374B1 (fr) 2003-10-03
WO2003000939A1 (fr) 2003-01-03
MXPA03012026A (es) 2005-07-01
US20050000597A1 (en) 2005-01-06
ATE350497T1 (de) 2007-01-15
CN1289695C (zh) 2006-12-13
CN1545564A (zh) 2004-11-10
DE60217344D1 (de) 2007-02-15
DE60217344T2 (de) 2007-10-25
FR2826374A1 (fr) 2002-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0532386B1 (fr) Procédé et dispositif de cémentation d'un acier dans une atmosphère à basse pression
EP2098607B1 (fr) Procédé de revêtement d'une bande métallique et installation de mise en oeuvre du procédé
BE1014997A3 (fr) Procede de recuit en continu de bandes en acier en vue de leur galvanisation au trempe et four pour sa mise en oeuvre.
EP1404882B1 (fr) Procede de trempe des aciers a l'air pression
EP1101826A1 (fr) Procédé de trempe après cémentation à basse pression
CA2855927C (fr) Procede de refroidissement de pieces metalliques ayant subi un traitement de nitruration / nitrocarburation en bain de sel fondu, l'installation pour la mise en oeuvre du procede et les pieces metalliques traitees
WO2009034243A1 (fr) Ligne combinée de recuit et de galvanisation et procédé de transformation d'une ligne de recuit continu en une telle ligne combinée
EP0707661B1 (fr) Procede pour la nitruration a basse pression d'une piece metallique et four pour la mise en uvre dudit procede
EP0737755B1 (fr) Procédé de traitement thermique et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé
EP0126696A1 (fr) Procédé de fabrication en continu d'une bande d'acier survieillie portant un revêtement de Zn ou d'alliage Zn-Al
EP1737989B1 (fr) Procede de trempe sous gaz
BE1011131A6 (fr) Procede de revetement d'une bande d'acier par galvanisation a chaud.
WO2021116582A1 (fr) Dispositif et procede de traitement thermique des aciers comprenant un refroidissement humide
EP1844169A1 (fr) Cellule de trempe au gaz pour pieces en acier
WO2015124654A1 (fr) Procédé de traitement thermique d'un élément de renfort en acier pour pneumatique
EP4578989A1 (fr) Procede de nitruration de pieces en acier
WO2003095696A2 (fr) Procede et dispositif d'elimination du ou des oxydes presents a la surface d'un materiau metallique et de reconstitution d'une couche d'oxydes sur ladite surface
FR2719057A1 (fr) Procédé pour la nitruration à bsase pression d'une pièce métallique et four pour la mise en Óoeuvre dudit procédé.
WO2007031667A1 (fr) Methode pour se premunir de la formation de monoxyde de carbone lors d'une operation de trempe gazeuse
EP0524160A2 (fr) Procédé de fabrication de fil d'acier dur
BE735339A (fr)
WO2015124653A1 (fr) Installation et procédé de traitement thermique à haute vitesse d'un élément de renfort en acier pour pneumatique
FR2999609A1 (fr) Procede de renforcement de l'acier par effets thermochimiques et effet de re-austenitisation
FR2999610A1 (fr) Procede de renforcement de pieces mecaniques soumises a la fatigue de contact
BE896920A (fr) Procede pour fabriquer du fil machine en acier dur

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20040121

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

17Q First examination report despatched

Effective date: 20040726

RTI1 Title (correction)

Free format text: METHOD FOR QUENCHING STEEL IN PRESSURIZED AIR

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070103

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070103

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070103

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070103

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070103

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 60217344

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20070215

Kind code of ref document: P

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: FRENCH

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070403

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070414

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070604

NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]

Effective date: 20070103

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070103

26N No opposition filed

Effective date: 20071005

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070630

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070103

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070404

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070630

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070630

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070103

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070620

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20090529

Year of fee payment: 8

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20070103

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20090611

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Payment date: 20090701

Year of fee payment: 8

BERE Be: lapsed

Owner name: SERTHEL

Effective date: 20100630

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20110228

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20110101

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100630

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100630