Procédé de cémentation de l'acier. La présente invention, dont l'inventeur est DI. Rober Prévot, a pour objet un pro cédé de cémentation de l'acier, utilisant le gaz de ville.
Par gaz .de ville on entend les mé langes gazeux, fabriqués à partir de la houille, et contenant du âaz carbonique, de l'oxyde de carbone, du méthane, des car bures non saturés dont la, formule générale est C"13",, de l'hydrogène , de l'oxygène, de l'azote et de la vapeur d'eau.
Voici par exemple la composition volu métrique d'un gaz -de ville sec:
EMI0001.0009
COü <SEP> 3,8%
<tb> CO <SEP> <B>18,00/0</B>
<tb> CH,, <SEP> 15.5 <SEP> "/o
<tb> 22o
<tb> H_ <SEP> 41,0%
<tb> O_ <SEP> 0,8%
<tb> N_ <SEP> 18,7% Le graz de ville peut aussi contenir ries traces de soufre.
Les agents carburants susceptibles d'inter venir dans la. cémentation d'un acier sont le méthane CH" l'oxyde de carbone C0, legs carbures C"11",. Ces derniers présentent la particularité de subir le cracking immédiate- ment dans le four aux températures normales de cémentation en recouvrant les pièces d'une couche de carbone solide, ce qui peut. avoir pour conséquence de retarder la cémentation et de diminuer la profondeur de la couche cémentée.
Le méthane a la, .propriété de donner une couche cémentée riche en carbone en surface (couche hypereutectoïde) et relativement peu profonde.
L'oxyde de carbone au contraire donne une couche cémentée moins riche en carbone que la précédente (couche hypoeutectoïde), mais variant par contre d'une manière plus progressive.
La filiation, c'est-à-dire la variation de la teneur en carbone avec la profondeur dans la couche cémentée peut donc différer sui vant les proportions respectives de méthane et d'oxyde <B>(le</B> carbone dans le gaz utilisé.
Les agents susceptibles (le ;êner la cémen tation sont notamment le gaz carbonique et la. vapeur d'eau.
L'expérience a. montré cependant que, l'action cémentante du méthane étant pré pondérante, il. n'était, pas nécessaire d'éli miner le -a7 carbonique, un léger pourcen tage de gaz carbonique (7. à 2%) empêche même au contraire la. formation d'une couche concentrée de cémentite (Fe,C) qui n'est pas désirable en général.
En revanche, la. ,présence de vapeur d'eau est nettement nuisible et doit être évitée. C'est pourquoi, conformément à. la pré sente invention, on soumet le gaz de ville à une déshydratation puis on introduit le gaz déshydraté dans un four chauffé à, une tem pérature :de 900 à 1000 C et contenant la pièce à cémenter.
Au dessin annexé La fi-. 1 montre schématiquement une installation utilisant pour la cémentation un gaz de ville simplement déshydraté.
La fig. 2 se rapporte à une variante sui vant laquelle le gaz de ville est soumis avant déshydratation à un traitement .destiné à modifier sa composition.
Dans le cas de la fig. 1, la conduite 1 amenant le gaz de ville aboutit à deux con duites 2 et 3 sur lesquelles sont interposés des compteurs 4 et 5 ou des indicateurs de débit d'un modèle industriel quelconque et des robinets 6 et 7.
La conduite 2 donne accès à une chambre 9 dans laquelle le gaz est déshydraté par exemple grâce à un passage sur le gel de silice ou au moyen d'un refroidissement suffisant.
La conduite de sortie 11. débouche dans la chambre 12 du four @de cémentation qui, dans l'exemple figuré, est chauffé au moyen de résistances 13, et est muni de joints 14 et 15.
La pièce à cémenter 17 est placée sur un support. 18, de manière à être baignée de tous côtés par le courant gazeux qu'amène la conduite 11.
Dans le cas de fours de grandes dimen sions, i1 peut être nécessaire de réaliser à l'intérieur la circulation forcée du gaz, cémen tant conformément à une technique connue.
La sortie du gaz se fait par une con duite 19.
Le four 12 est chauffé à une température de 900 à. 1_000 C. Afin de permettre de<U>régler</U> le chauffage, le four comporte un couple thermoélectrique 16 relié à un indicateur de température 20.
La. conduite 3 donne accès à une chambre 21 contenant de la potasse ou de la soude, de manière à absorber le gaz carbonique. Le gaz sortant de la. chambre 21 est amené par une conduite 10 à la chambre de déshydra tation 9. Un robinet 22 contrôle ce passage. On peut. ainsi par la manoeuvre des robi nets faire arriver à la chambre 9 soit le gaz de ville, tel qu'il. est fourni par le réseau, soit du gaz de ville privé de gaz carbonique, soit un mélange des deux gaz.
On peut aussi opérer comme l'indique la fig. \?; le gaz arrivant. par la, conduite 29 pourvue d'un robinet 30 se répartit entre plusieurs tubes 31, 32, 33, munis de robinets 34, 35, 36 respectivement et. chauffés à une température de 900 à. 1000 C par des résis tances électriques 37.
L'un des tubes, 31 par exemple, est vide. Le chauffage provoque la. disparition com plète par cracking de tous les carbures C"H", avec en outre la décomposition par tielle de CH-, et CO Le tube 3? contient. du charbon de bois qui réagit sur CH,,<B><U>CO..;</U></B> les carbures C"H", disparaissent comme dans le premier cas.
Le tube 33 contient un catalyseur, par exemple des copeaux de fer portés à 900 C. Le gaz obtenu dans ces conditions présente les particularités suivantes: absence .des carbures C"H", faible teneur en C03 teneur importante en CH, absence de composés soufrés (ce qui con vient notamment pour la, cémentation des aciers au nickel).
En agissant sur les robinets 34, 35, 36, on peut régler le passage du gaz dans les con duites 31, 32, 33, de facon\à. utiliser soit le gaz de l'une d'elles, soit un mélange de gaz provenant de plusieurs conduites.
Le gaz ainsi obtenu est admis à. une chambre de déshydratation 38 et le gaz sor tant de cette chambre par la. conduite 39 est dirigé sur le four de cémentation qui peut être constitué comme dans le cas précédent.
Du fait .de la. suppression des carbures C"H"" on évite tout. dépôt de carbone solide sur les pièces traitées. D'autre part, avec les modes de faire indiqués, il n'est, pas néces saire de recourir à des opérations chimiques pour abaisser la proportion .de C0, dans le gaz. La méthode utilisant le catalyseur à base de fer conduit à une filiation sans disconti- nuité entre le métal de base et la zone cé mentée. Elle permet en outre l'utilisation des aciers courants à base de nickel.
Il est entendu qu'on peut. apporter aux installations représentées schématiquement aux fig. 1 et 2 de nombreuses modifications.
Steel case-hardening process. The present invention, the inventor of which is DI. Rober Prévot's object is a process for the carburizing of steel, using town gas.
By town gas is meant the gaseous mixtures, made from coal, and containing carbon dioxide, carbon monoxide, methane, unsaturated carbides, the general formula of which is C "13" ,, hydrogen, oxygen, nitrogen and water vapor.
Here is for example the volumetric composition of a dry city gas:
EMI0001.0009
COü <SEP> 3.8%
<tb> CO <SEP> <B> 18.00 / 0 </B>
<tb> CH ,, <SEP> 15.5 <SEP> "/ o
<tb> 22o
<tb> H_ <SEP> 41.0%
<tb> O_ <SEP> 0.8%
<tb> N_ <SEP> 18.7% City graz may also contain traces of sulfur.
Fuel agents likely to be involved in the. case-hardening of a steel are methane CH "carbon monoxide C0, carbide legs C" 11 ". These latter have the particularity of undergoing cracking immediately in the furnace at normal carburizing temperatures by covering the parts. a solid carbon layer, which can have the consequence of retarding the carburizing and decreasing the depth of the carburized layer.
Methane has the property of giving a carburized layer rich in carbon at the surface (hypereutectoid layer) and relatively shallow.
Carbon monoxide, on the contrary, gives a cemented layer less rich in carbon than the previous one (hypoeutectoid layer), but on the other hand varying in a more gradual manner.
The lineage, that is to say the variation of the carbon content with the depth in the hardened layer can therefore differ according to the respective proportions of methane and <B> oxide (the </B> carbon in the gas used.
The agents capable of causing cementation are in particular carbon dioxide and water vapor.
The experience a. shown however that, the cementing action of methane being preponderant, it. was not necessary to eliminate the carbon dioxide -a7, a slight percentage of carbon dioxide (7. to 2%) even prevents the. formation of a concentrated layer of cementite (Fe, C) which is generally not desirable.
On the other hand, the. , presence of water vapor is clearly harmful and should be avoided. Therefore, in accordance with. According to the present invention, the town gas is subjected to dehydration and then the dehydrated gas is introduced into an oven heated to a temperature: from 900 to 1000 C and containing the part to be cemented.
In the attached drawing The fi-. 1 schematically shows an installation using simply dehydrated town gas for carburizing.
Fig. 2 relates to a following variant in which the town gas is subjected before dehydration to a treatment intended to modify its composition.
In the case of fig. 1, the pipe 1 bringing the town gas leads to two pipes 2 and 3 on which are interposed meters 4 and 5 or flow indicators of any industrial model and taps 6 and 7.
Line 2 gives access to a chamber 9 in which the gas is dehydrated, for example by passing over the silica gel or by means of sufficient cooling.
The outlet pipe 11 opens into the chamber 12 of the cementation furnace which, in the example shown, is heated by means of resistors 13, and is provided with seals 14 and 15.
The piece to be cemented 17 is placed on a support. 18, so as to be bathed on all sides by the gas flow brought by the pipe 11.
In the case of ovens of large dimensions, it may be necessary to achieve the forced circulation of the gas inside, cémen as in accordance with a known technique.
The gas is released through a pipe 19.
The oven 12 is heated to a temperature of 900 to. 1_000 C. In order to allow <U> adjust </U> the heating, the oven comprises a thermoelectric couple 16 connected to a temperature indicator 20.
Line 3 gives access to a chamber 21 containing potash or soda, so as to absorb carbon dioxide. The gas coming out of the. chamber 21 is brought by a pipe 10 to the dehydration chamber 9. A valve 22 controls this passage. We can. thus by the operation of the net valves to bring to the chamber 9 either the town gas, such as it. is supplied by the network, either city gas deprived of carbon dioxide, or a mixture of the two gases.
It is also possible to operate as shown in fig. \ ?; the incoming gas. by the, pipe 29 provided with a valve 30 is distributed between several tubes 31, 32, 33, provided with valves 34, 35, 36 and respectively. heated to a temperature of 900 to. 1000 C by electrical resistances 37.
One of the tubes, 31 for example, is empty. Heating causes the. complete disappearance by cracking of all C "H" carbides, with the further partial decomposition of CH-, and CO. Tube 3? contains. charcoal which reacts on CH ,, <B> <U> CO ..; </U> </B> carbides C "H", disappear as in the first case.
The tube 33 contains a catalyst, for example iron shavings brought to 900 C. The gas obtained under these conditions has the following characteristics: absence of carbides C "H", low CO 3 content, high CH content, absence of compounds sulfur (which is suitable in particular for the case hardening of nickel steels).
By acting on the taps 34, 35, 36, it is possible to regulate the passage of gas in the conduits 31, 32, 33, in a manner \ to. use either gas from one of them or a mixture of gases from several pipes.
The gas thus obtained is admitted to. a dehydration chamber 38 and the gas exits both from this chamber through the. line 39 is directed to the cementation furnace which can be formed as in the previous case.
Because of. elimination of C "H" "carbides any deposit of solid carbon on the treated parts is avoided. On the other hand, with the procedures indicated, it is not necessary to resort to chemical operations to lower the temperature. proportion of CO in the gas. The method using the iron-based catalyst leads to an unbroken filiation between the base metal and the cemented zone. It also allows the use of common steels based on iron. nickel.
It is understood that we can. provide the installations shown schematically in FIGS. 1 and 2 many modifications.