BE511754A - - Google Patents

Description

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  PROCEDE DE CARBO-NITRURATION DE METAUX FERREUX. 



   Cette invention est relative à la carbo-nitruration de métaux ferreux dans le but de produire une enveloppe dure à la surface de ces métaux, 
Il est connu d'effectuer la carbo-nitruration de métaux fer- ' reux, par exemple pour les aciers à faible teneur en carbone, au moyen d'agents carbo-nitrurants gazeux ou de sels fondus.

   Dans un procédé an- térieur, on introduit dans un four contenant les objets en métal à trai- ter un mélange gazeux ayant des teneurs appropriées en carbone et azote et ce mélange se décompose en pénétrant dans le four pour donner l'atmos- phère carbo-nitrurante requiseo 
Le brevet anglais n .629.879 a pour objet un procédé de car- buration de métaux ferreux utilisant un agent de carburation liquide, dans lequel, pour mieux rester maître de la quantité de carbone déposée par 1' agent carburant liquide, que précédemment, le liquide carburant est cons- titué par un mélange d'au moins deux liquides différents, à savoir,

   la.par- tie principale constituée par un ou plusieurs véhicules liquides se décom- posant pour donner une atmosphère carburante à action douce et une autre partie constituée par un ou plsieurs liquides se décomposant pour'donner une atmosphère carburante à action forte. 



   Le but de la présente invention est de fournir un procédé de carbo-nitruration qui permette de mieux rester maître des quantités de carbone et d'azote déposées à la surface de métaux   ferreux..   



   Suivant l'invention, dans un procédé de carbo-nitruration de métaux ferreux,l'agent carbo-nitrurant utilisé est à l'état liquide et il est constitué par un   mélange   d'au moins deux composés'organiques qui for- ment respectivement la majeure partie constituée par un ou plusieurs véhi- cules liquides qui, en se décomposant à la température du four de carbo-ni- truration,donnant une atmosphère gazeuse à action carburante douce et la mineure partie constituée par ou contenant une amine, amide ou nitrile et qui en se décomposant à la température du four de carbonitruration donne une 

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 atmosphère fortement carburante et nitrurante, cette mineure partie étant formée par un ou plusieurs composés. 



   La mineure partie du mélange liquide employé suivant l'invention peut être constituée entièrement d'un ou de plusieurs composés azotés d'une des classes spécifiées ou elle peut être constituée par un,mélange d'un ou plusieurs de ces composés azotés et d'un ou plusieurs composés fortement car- burants exempts d'azote. La proportion du ou des composés azotés inclus dans cette partie du mélange dépend de la quantité d'azote qu'on désire déposer à la surface des pièces métalliques traitées et la proportion du ou des composés fortement carburants exempts d'azote dépend de la quantité de carbone qu'on désire déposer sur cette surface, la quantité de carbone fournie par le ou les composés azotés étant prise en considération.

   Les composés azotés utilisés peuvent être des liquides miscibles, dans les proportions utilisées, avec l'autre ou les autres liquides du mélange ou ce peuvent être des solides solu- bles dans ce ou ces autres liquides.      



   Le ou les liquides constituant le véhicule doivent donner, en se décomposant, un mélange consistant principalement en oxyde de carbone et hydrogène qui a seulement une action carburante douce. Pour les véhicules liquides appropriés se trouvent par exemple les alcools aliphatiques infé- rieurs tel que l'alcool méthylique; l'acool méthylique synthétique commercial ordinaire convient parfaitement à l'usage dans le procédé conforme à l'inven- . tion. 



   Le ou les liquides fortement carburants et exempts d'azote qui peuvent être   inclusdans   la seconde partie du mélange doivent être riches en carbone et de préférence donnerren se décomposant un hydrocarbure tel que le méthane qui est fortement carburant. Des liquides appropriés sont par exem- ple des composés aromatiques comme le benzène et le toluène; on a trouvé que certains composés aliphatiques convenaient aussi, par exemple l'alcool iso- propylique. 



   Les composés azotés employés dans   le.procédé   suivant l'invention peuvent être aliphatiques ou aromatiques pourvu qu'ils fournissent en se dé- composant une atmosphère fortement carburante et nitrante et qu'ils ne con- tiennent pas trop de carbone pour former de la suie ou trop d'oxygène pour produire une atmosphère oxydante au cours de la décomposition. Les composés préférés sont les amines aromatiques primaires comme l'aniline, mais on peut aussi utiliser des composés aliphatiques comme la méthylamine. 



   Les proportions relatives des deux constituants dépendent du de- gré de carburation et de nitruration désiré et des teneurs en carbone et en azote du ou des composés constituant la mineure partie et si nécessaire, les proportions des deux constituants peuvent être modifiées pendant l'opération de carbo-nitruration pour s'adapter aux conditions dans lesquelles se déroule l'opération, comme il sera décrit ci-après. 



   Si le constituant mineur du mélange est formé uniquement d'un ou de plusieurs composés aromatiques, l'agent carbo-nitrurant suivant l'invention consiste de préférence en un mélange de 80 à   98%   en volume de constituant dou- cement carburant et de 20 à 2% en volume de constituant fortement carburant et...- nitrurant.

   Si cependant on utilise un composé aliphatique comme l'alcool iso- propylique comme constituant fortement carburant, la proportion du constituant mineur peut être augmentée jusqu'à environ 40% en volume du mélangée La pro- portion réelle du constituant fortement carburant et exempt d'azote utilisée dépend évidemment, comme il a été dit ci-dessus, de la quantité de carbone 
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 qu'on désire introduire à la surface du e>a-Zt-èl-1 ¯e-t. aussi de .2!d quantité de carbone fournie par le composé azoté, c'est-à-dire dé la proportion du compo- sé azoté inclus dans le mélange et de la teneur en carbone du composé azoté utilisé.

   Par exemple, si on emploie de l'aniline comme source d'azote et de 1' alcool isopropylique comme constituant mineur fortement carburant, il est possi- ble d'employer 38% d'alcool isopropylique et 2% d'aniline, soit au total 40% du constituant mineur dans le mélange, tandis que si la proportion d'aniline 
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 utilisée atteint 4, la proportion il'atlcop,l.sczprr3r.é''por doerle 

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 même rapport de   carbone-'à   l'azote dans le constituant   fortement.carburant   et nitrurant n'est qu'environ 30%.

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L'agent carbo-nitrurant peut être'introduit dans un* four du type ferme Sans lequel-'on peut utiliser un ventilateur pour faire circuler l'at- mosphère dans le four autour des pièces à traiter ou bien l'agent peut être introduit dans un four continu du type à mouffle que la matière en bande 'ou* les pièces à traiter traversent d'une manière continue; dans les-deux cas, les liquides sont vaporisés immédiatement en entrant dans le four; la tempé- rature de service du four est ordinairement comprise entre,,700 et 950 C. Les " deux constituants du mélange liquide peuvent être mélangés ensemble avant d'être introduits dans le four ou ils peuvent provenir de réservoirs séparés aboutis- sant à un tube d'entrée unique ou à deux tubes   d'entrée   séparés.

   Afin d'éviter la formation de suie sur les tubes d'entrée de l'agent carbo-nitrurant par la décomposition prématurée de celui-ci, les tubes peuvent être refroidis d'une manière   connue.   



   Conformément à la pratique usuelle dans les procédé's de traitement des métaux utilisant des mélanges de différents gaz, lorsqu'on se sert d'un système fermé avec ou sans ventilateur de circulation, la proportion du cons- tituant fortement carburant et nitrurant peut être réduite en dessous de sa valeur initiale maximum (c'est-à-dire la valeur pour laquelle l'absorption du carbone par la pièce traitée est maximum sans formation de suie.) pour permet- tre au carbone de la couche superficielle de la pièce de diffuser dans le noyau. Les proportions des deux constituants doivent alors être telles que l'atmosphère soit effectivement neutre par rapport au liquide traité. 



    D'un'autre   côté, il peut se présenter des cas où il est nécessaire d'augmenter   la proportion du constituant fortement carburant et nitrurant : parexemple si '   le four utilisé n'est pas complètement étanche au gaz ce qui permet à l'air d' avoir tendance à   pénetrer   dans le four au cours de l'opération de carbo-nitru- ration, il est alors nécessaire d'avoir une proportion du constituant carbo- nitrurant dans le mélange plus forte qu'il ne serait nécessaire dans un sys- tème complètement fermée 
Un procédé pour réaliser la carbo-nitruration suivant l'invention sera maintenant décrit à titre d'exemple. 



   On enferme des pièces d'acier à teneur initiale en carbone de 0,2% dans un récipient étanche au gaz que l'on place dans un four pourvu d'une en- trée pour'l'agent liquide carbonitrurant et d'une sortie pour les gaz usés. 



  Le four est porté à   850 C   et pendant qu'on le maintient à cette température, on introduit de manière continue dans le four un agent carbo-nitrurant   consti-   tué par un mélange de 6% en volume d'aniline, 2% en volume de benzène et 92% en volume d'alcool méthyliqueo Le mélange liquida se vaporise et se décompo- se.immédiatement après son entrée dans le four et la circulation de l'atmosphère 'gazeuse ainsi produite autour des pièces d'acier peut, si on le désire, être fa- vorisée par un ventilateur suivant un procédé connu, les gaz usés étant soutirés d'une manière continue par la sortie prévue.

   Après un pareil traitement de trois heures à 850 C, les pièces d'acier sont   recouvertes.d'une   enveloppe de 0,020 pouce (0,5 mm) d'épaisseur dont la couche externe a une teneur en carbone de 0,8% et une teneur en azote de   0 le   
Le procédé suivant l'invention non seulement procure le moyen de rester maître des quantités de carbone et d'azote introduites dans la surface d'une pièce en métal ferreux en réglant les proportions relatives des liqui- des utilisés, mais encore il a l'avantage de permettre la carbo-nitruration de pièces sans y déposer de   sauie,   ce qui provient de la présence dans le mélange de liquides utilisés d'une majeure partie d'un constituant à action   carburan-   te douce. 



   REVENDICATIONS. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 1.- Procédé de carbo-nitruration de métaux ferreux caractérisé en ce que l'agent carbo-nitrurant utilisé est à l'état liquide et consiste <Desc/Clms Page number 4> èn un mélange d'au moins deux composés organiques qui forment respecti- vement un constituant majeur comprenant un ou des liquides véhiculaires qui en se décomposant à la température du four de carbo-nitruration donnent une atmosphère gazeuse à action carburante douce-'et un constituant mineur'qui consiste en ou: comprend une- amine, amide ou nitrile et qui en se décompo- sant à la température du four de carbo-nitruratiori donne une atmosphère gaeuse fortement carburante et mitrurante, le constituant mineur étant formé d'un ou plusieurs composés.

   2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le constituant mineur consiste en ou comprend une amine aliphatique primai- reo 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le constituant mineur consiste en ou comprend de l'aniline.

   4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'un composé fortement carburant et exempt d'azote est incorporé dans le constituant mineur.

   5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que le constituant fortement carburant et nitrurant con- siste entièrement en un ou plusieurs composés aromatiques, et l'agent carbo- nitrurant consiste en un mélange de 98 à 80% en volume du constituant douce- ment carburant et de 2 à 20% en volume du constituant fortement carburant et nitrurant.

   6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le constituant mineur contient du benzène ou du toluène comme constituant fortement carburant.

   @ 7. - Procédé suivant la revendication 1, 2,3 ou 4., caractérisé en ce que l'alcool isopropylique est utilisé comme constituant fortement carbu- rant, et la proportion du constituant mineur varie de 2 à 40% en volume du mélan- ge.

   8.6 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que le constituant majeur consiste en alcool méthyli- que.

   9.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les proportions relatives des constituants majeur et mi- neur varient au cours de l'opération de carbo-nitruration.

   10.- Procédé de carbo-nitruration de métaux ferreux.réalisé en subs- tance comme décrit ci-dessus à-titre d'exemple.

   11.- Pièce de métal ferreux carbo-nitrurée par un procédé suivant 1' une quelconque des revendications précédentes.