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Perfectionnements aux procédés de durcissement d'aciers 1 spéciaux.
La présente invention a pour objet des perfection- nements aux procédés de durcissement d'aciers spéciaux.
Elle concerne plus particulièrement l'application à ces aciers du procédé de durcissement superficiel dit de "nitruration". Le procédé de nitruration consiste générale- ment. soumettre l'acier à l'action de gaz renfermant de l'azote à l'état combiné (de préférence de l'ammoniaque), à des températures de l'ordre de 500 C ou légèrement plus élevées.
On a éprouvé des difficultés dans l'application du procédé de nitruration à certains aciers spéciaux, parmi lesquels certains aciers de structure austénitique, en par- n @
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ticulier dans le cas d'aciers anti-roille ou inoxydables, à haute teneur en chrome, et d'aciers chrome-nickel de structure austénitique.
Il est généralement admis que la propriété des aciers spéciaux du type mentionné de résister à la corrosion est due à la présence d'une pellicule d'oxyde, appelée usuel- lement pellicule passive. Il est probable que la difficulté éprouvée d'appliquer le procédé de nitruration aux aciers spéciaux du type mentionné est due à l'action de la pelli- cule passive qui empêche ou réduit sensiblement la pénétra- tion de l'azote ot son adsorption par :Les couches superfi- cielles de l'alliage.
Suivant la présente invention, ces difficultés peu- vent être surmontées en traitant la surface d'un acier spé- cial du type mentionné par un agent réducteur (par exemple par de l'hydrogène naissant), capable d'enlever la pellicu- le d'oxyde sans affecter sensiblement la composition ou les propriétés de l'alliage, après quoi la surface ainsi traitée est directement soumise à l'action de l'agent de nitruration, avant d'avoir pu subir une action oxydante.
Le traitement de l'alliage par un agent réducteur est effectué de préférence en attaquant les surfaces par un acide dégageant de l'hydrogène, tel que l'acide chlorhydri- que. Il est cependant possible d'appliquer d'autres méthodes de traitement conduisant au même résultat, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Ainsi, l'acier peut constituer la cathode d'un bain électrolytique. Une simple réduction par chauffage dans un courant d'hydrogène ou en contact avec tout autre agent de réduction pourrait convenir dans le même but si elle est réalisable, pour autant que ce traitement h
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n'affecte pas sensiblement la composition de l'alliage corame ce serait le cas pour un chauffage en présence de carbone.
Dans l'exécution du procédé suivant l'invention, il est important de s'assurer qu'au début de la nitruration les surfaces de l'alliage mises en contact avec le gaz ni- trurant soient dans l'état de "décapage" provoqué par l'ac- tion de l'acide corrosif ou de tout autre agent de réduction.
Ce résultat est facilement obtenu en commençant la nitrura- tion immédiatement après avoir soumis les surfaces de l'allia- ge à la corrosion ou à un traitement équivalent, et pendant qu'elles sont encore sous l'influence de l'agent réducteur.
A titre d'exemple l'invention a été appliquée à de l'acier inoxydable "Staybrite" renfermant 18 % de chrome et 8 % de nickel. L'alliage fut d'abord soumis à l'action d'un bain corrosif contenant 50 % de H C1. Les éprouvettes furent alors lavées à l'eau, séchées et placées dans le four de ni- truration, en observant les conditions ordinaires de nitrura- tion, la température étant de 500 C.A la fin du traitement les éprouvettes furent comparées à d'autres éprouvettes ayant subi la même nitruration sans corrosion préalable, et on a pu constater qu'un accroissement sensible de la dureté superficielle résultait de l'application du procédé complet suivant l'invention.
D'autres éprouvettes ayant accusé un accroissement de dureté aux essais, après traitement par le procédé, avaient respectivement les compositions suivantes: a) acier inoxydable renfermant: 14% de Cr; 0,2% de Ni;0,5% de C. b) acier renfermant: 22% de Cr; 12% de Ni; 3% de Tu;0,3% de C. c) acier renfermant: 12% de Ni; 4% de Cr; 5% de Mn;0,5% de C .
L'application du procédé n'est pas limitée aux aciers ayant les compositions mentionnées, mais est applicable d'une @
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façon générale dans les cas d'aciers anti-rouille ou inoxy- dables qui renferment un pourcentage élevéde chrome ou sont de structure austénitique et présentent une teneur globale élevée en nickel et chrome. L'invention couvre non seulement le procédé de durcissement superficiel, mais aussi les aciers spéciaux traités par le procédé de nitruration ci-dessus dé- crit.
REVENDICATIONS
1) Procédé de durcissement superficiel par nitru- ration d'aciers spéciaux du genre indiqué, consistant à traiter les surfaces de l'acier spécial par un agent réduc- teur (par exemple par de l'hydrogène naissant), susceptible d'enlever la pellicule d'oxyde sans affecter sensiblement la composition ou les propriétés de l'alliage, et à les sou- mettre ensuite directement à l'action de l'agent de nitrura- tion, avant qu'elles aient pu subir une influence oxydante.
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Improvements in hardening processes for special steels 1.
The present invention relates to improvements in the processes for hardening special steels.
It relates more particularly to the application to these steels of the surface hardening process known as “nitriding”. The nitriding process generally consists of. subjecting the steel to the action of gases containing nitrogen in the combined state (preferably ammonia), at temperatures of the order of 500 ° C. or slightly higher.
Difficulties have been experienced in the application of the nitriding process to certain special steels, among which certain steels of austenitic structure, in particular.
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Particularly in the case of anti-rust or stainless steels, with a high chromium content, and chromium-nickel steels with austenitic structure.
It is generally accepted that the property of special steels of the type mentioned in resisting corrosion is due to the presence of an oxide film, usually referred to as a passive film. It is probable that the difficulty experienced in applying the nitriding process to special steels of the type mentioned is due to the action of the passive film which prevents or appreciably reduces the penetration of nitrogen and its adsorption by: The surface layers of the alloy.
According to the present invention, these difficulties can be overcome by treating the surface of a special steel of the type mentioned with a reducing agent (for example, nascent hydrogen) capable of removing the film of the invention. oxide without substantially affecting the composition or the properties of the alloy, after which the surface thus treated is directly subjected to the action of the nitriding agent, before having been able to undergo an oxidizing action.
The treatment of the alloy with a reducing agent is preferably carried out by attacking the surfaces with an acid which gives off hydrogen, such as hydrochloric acid. However, it is possible to apply other treatment methods leading to the same result, without going beyond the scope of the invention. Thus, steel can constitute the cathode of an electrolytic bath. Simple reduction by heating in a stream of hydrogen or in contact with any other reducing agent could be suitable for the same purpose if it is feasible, provided that this treatment h
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does not significantly affect the composition of the corame alloy as would be the case for heating in the presence of carbon.
In carrying out the process according to the invention, it is important to ensure that at the start of the nitriding the surfaces of the alloy which come into contact with the nitriding gas are in the state of "pickling" caused. by the action of corrosive acid or any other reducing agent.
This is easily achieved by starting nitriding immediately after subjecting the surfaces of the alloy to corrosion or equivalent treatment, and while they are still under the influence of the reducing agent.
By way of example, the invention has been applied to “Staybrite” stainless steel containing 18% chromium and 8% nickel. The alloy was first subjected to the action of a corrosive bath containing 50% of H C1. The test pieces were then washed with water, dried and placed in the nitriding furnace, observing the ordinary nitriding conditions, the temperature being 500 CA at the end of the treatment, the test pieces were compared to other test pieces. having undergone the same nitriding without prior corrosion, and it has been observed that a significant increase in surface hardness resulted from the application of the complete process according to the invention.
Other test pieces which showed an increase in hardness during the tests, after treatment by the method, had the following compositions, respectively: a) stainless steel containing: 14% Cr; 0.2% Ni, 0.5% C. b) steel containing: 22% Cr; 12% Ni; 3% Tu, 0.3% C. c) steel containing: 12% Ni; 4% Cr; 5% Mn; 0.5% C.
The application of the process is not limited to steels having the compositions mentioned, but is applicable from a
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generally in the case of anti-rust or stainless steels which contain a high percentage of chromium or are of austenitic structure and have a high overall nickel and chromium content. The invention covers not only the surface hardening process, but also special steels treated by the nitriding process described above.
CLAIMS
1) Surface hardening process by nitrating special steels of the type indicated, consisting in treating the surfaces of the special steel with a reducing agent (for example with nascent hydrogen) capable of removing the oxide film without appreciably affecting the composition or properties of the alloy, and then subjecting them directly to the action of the nitriding agent, before they can undergo an oxidative influence.