Procédé de traitement d'alliages en vue d'en modifier les propriétés mécaniques. La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'alliages, en particu lier d'alliages ferreux, en vue d'en modifier les propriétés mécaniques et plus particulière ment la dureté .superficielle.
Les procédés eonnus, tels que la :cémenta tion, la nitrura.tion, ont également pour but des résuItats analogues; mais ces derniers ne peuvent généralement être acquis qu'avec une teneur :déterminée en constituants de l'alliage traité. teneur qui, en abaissant les caractéristiques mécaniques de l'alliage, ne le rend propre qu'à, une utilisation spéciale sans application générale.
Ces procédés sont exécu- tés à des températures élevées, pendant un temps assez long, de sorte que le grain des matériaux est grossier. D'autres procédés en fin, qui ont permis d'obtenir, dans certains cas, des résultats importants, à des tempéra tures plus basses. ne peuvent être appliqués indifféremment sur un genre d'acier quel conque.
Le procédé, objet de la présente invention, est caractérisé en :ce que l'on chauffe l'alliage à traiter en présence d'un corps solide et de gaz ammoniac, ledit corps solide ayant un point de fusion tel qu'il ne fond pas au cours du traitement et étant capable de former avec le gaz ammoniac au moins un composé insta ble favorisant la formation de nitrures d'au moins un métal :de l'alliage traité.
On peut tremper l'alliage avant ou aprzs le traitement selon l'invention.
Au cours du traitement, on peut sou mettre l'alliage à l'influence d'un courant électrique, à haute ou basse fréquence, agis sant directement sur l'alliage, tendant à pro voquer une modification de la texture cris talline de :celui-ci, par exemple une variation de l'orientation .des cristaux. On peut- indi quer l'utilisation de la haute fréquence (lon gueur d'onde de 30 @à 100 mètres) qui agit soit par son champ magnétique, soit par son champ électrique.
Le chauffage de l'alliage peut être réalisé dans un four quelconque, par exemple un four à gaz, à huile lourde, avec bain de sels ou de plomb, à une température souvent infé- rieure à la température de revenu propre de l'alliage considéré et dans la plupart des cas aux environs de 500 C.
Le corps solide à utiliser dépend de l'al liage que l'on désire traiter. Ce corps peut être de l'aluminium, du magnésium, du bore, du chrome, :du nickel, un ferro, tel que ferro -chrome, ferro-molybdène, ferro-tungstène. etc., un métal alcalino-terreux, etc. Ces corps peuvent être utilisés à l'état pulvérulent, par exemple en étant sous forme d'un enduit contenant le -corps envisagé, réparti dans un corps gras hydrocarburé (graisse minérale), ou déposé électrolytiquement (chrome, .nickel) sur l'alliage à traiter.
Ces -corps inorganiques restent, au cours du traitement, constamment au-dessous du point de fusion, et inter viennent, non pas directement comme agents de pénétration, mais plutôt comme agents in termédiaires susceptibles, en présence de gaz ammoniac, de former des composés instables, favorisant, par des réactions secondaires analogues à telles que l'on trouve en cata lyse, la formation de nitrures .du métal à traiter.
Voici, à titre d'exemple, comment le pro cédé de l'invention peut être exécuté en pra tique pour le durcissement d'alliages ferreux et quelles sont les possibilités que ce procédé permet d'envisager avec -de tels alliages pour lesquels aucune des méthodes connues jusqu'à présent ne pouvait être appliquée avec succès.
Les aciers de la Catégorie dite austéni tique, comportant comme constituants prin- -cipaux du nickel et du -chrome, possèdent à l'état naturel recuit une résistance superfi cielle -de 95-100 kg sous une charge de 10 kg à: la pointe -de diamant.
Cette mesure a été faite à la machine Vickers munie d'un diamant en pyramide formant des empreintes de la forme d'un pa rallélogramme dont on mesure la diagonale avec un microscope attelé à la machine.
On enrobe l'éprouvette ou la pièce à trai ter dans une -cornue, d'aluminium à l'état pul vérulent, et on fait circuler du gaz ammoniac dans l'enceinte où se trouve platée la cornue, chauffée à une température de 535-550 C. Après trente heures de traitement. on obtient une dureté superficielle pouvant dépasser 300 kg .sous 10 kg de charge, et même mon ter, dans certains cas, jusqu'à 340 kg. La ré sistance à -coeur, qui, à l'état naturel était de 100 kg environ, monte après traitement jus qu'à 125 et même 145 kg.
L'examen micrographique de la -couche durcie, dont l'épaisseur peut aller de 0,20 à 0,37 mm indique une texture caractéris tique. Or, ni l'analyse chimique, ni l'analyse spectrale n'indiquent un apportdosable d'alu minium; en particulier les raies ultimes -de l'aluminium n'apparaissent pas, de sorte que si l'aluminium intervient, on est fondé à ad mettre que cet apport, s'il existe, ne peut être que de l'ordre infinitésimal.
Dans une autre catégorie d'acier, dite inoxydable, comportant une teneur voisine de 11 %o de chrome, mais susceptible d'être trempée, un traitement analogue par l'alu minium pulvérulent et un courant de gaz am moniac a donné: Avant l'essai sous 10 kg de charge une résistance de 85 kg et après traitement dans les mêmes conditions, une résistance de 280 kg.
Le bore a présenté une efficacité remar quable en présente des aciers au carbone ne contenant pas d'éléments spéciaux tels que: nickel, chrome, etc., la quantité .de -carbone variant dans les échantillons traités de 0,1 à<B>0,7%.</B>
Les résultats des essais entrepris méthodi quement sur des genres très variés d'alliages ferreux ont montré que certains corps agissent plus que d'autres, et qu'en général, il est nécessaire d'utiliser, toujours en com binaison avec le gaz ammoniac, un corps bien déterminé, qui n'aura pour un autre genre d'acier qu'une action très réduite et même parfois aucun effet.
Quel que soit le corps utilisé, l'analyse micrographique indique, en tout -cas, des textures analogues sur tous les alliages trai tés. Voici comment le procédé peut être mis en oeuvre avec le concours de l'influence -d'un courant électrique: On place la pièce en l'alliage à traiter, enrobée d'une poudre dudit corps solide dans un creuset métallique muni d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie de gaz. Ce creuset est immergé dans un bain de plomb chauffé à 510 C par des brûleurs à gaz par exemple.
On relie la pièce à une des borne: du secondaire d'un transformateur alimenté par un courant alternatif, de façon qu'il y ait circulation de courant entre la pièce et l'enveloppe du four. Comme source de courant, on peut utiliser, par exemple, un oscillateur dont la fréquence est de 1 à 10 millions de cycles/seconde.
L'action de cette forme de courant pro voque une agitation moléculaire activant celle due à la température. Cette agitation facilite les réactions chimiques (voir Comptes rendus -de l'Académie des Sciences, .des 22 dé cembre 1930 et 6 ,juillet 1931).
La pièce traitée ne :doit avoir aucun con tact métallique direct avec le creuset, cepen dant le courant oscillant s'écoule évidemment par le creuset qui agit comme deuxième ar mature et de là, va à la terre.
On a ainsi obtenu les résultats suivants: 1o Après dix heures de traitement avec du gaz ammoniac et enrobement dans de l'aluminium, une éprouvette de 1 -cm -de dia mètre et 10 cm de. long, en acier austénitique contenant 8 % de nickel et 12 % de chrome, présente une -couche dure de 2 à 3 .dixièmes de millimètre -de profondeur, sa :dureté est d'environ 900 Brinell; 2e Après le même traitement que sous 1e, mais avec enrobage de bioxyde de manga nèse, une éprouvette de mêmes .dimensions que la précédente, en fonte ordinaire, pré sente une couche dure de 5/10 mm de pro fondeur.