CH274316A - Steel case-hardening process. - Google Patents

Steel case-hardening process.

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CH274316A
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D Eclairage Gaz De Ex-Societe
Motrice Chauffage Et Force
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Gaz De France Ex Societe D Ecl
Motrice Chauffage Et Force
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20Carburising
    • C23C8/22Carburising of ferrous surfaces

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Description

  

  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.

 

Claims (1)

REVENDICATION: Procédé de cémentation de l'acier, carac térisé en ce qu'on soumet du gaz de ville à une .déshydratation et qu'on introduit ensuite le gaz déshydraté dans un four chauffé à une température de 900 à 1000 C et conte nant la pièce à cémenter. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que, avant déshydratation, on fait passer une partie au moins du gaz de ville dans une enceinte chauffée à une tem pérature de 900 à, 1000 C, en vue d'abaisser sa teneur en hydrocarbures non saturés. 2. CLAIM: Process for cementing steel, characterized in that town gas is subjected to dehydration and then the dehydrated gas is introduced into an oven heated to a temperature of 900 to 1000 C and containing the part to be cemented. SUB-CLAIMS 1. A method according to claim, charac terized in that, before dehydration, at least part of the town gas is passed through a chamber heated to a temperature of 900 to 1000 C, with a view to lowering its content of unsaturated hydrocarbons. 2. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que, avant déshydratation, on fait ,passer une partie au moins du gaz de ville dans une enceinte contenant du char bon de bois et chauffée à une température de 900 à 1000 C, en vue d'abaisser sa teneur en hydrocarbures non saturés et en C02. 3. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que, avant déshydratation, on fait passer une partie au moins du gaz de ville dans une enceinte contenant un cataly seur au fer et chauffée à une température de 900 à 1000 C, en vue d'abaisser sa teneur en hydrocarbures non saturés, en CO,, et en composés soufrés. Process according to claim, characterized in that, before dehydration, at least part of the town gas is passed through an enclosure containing good charcoal and heated to a temperature of 900 to 1000 C, with a view to lower its content of unsaturated hydrocarbons and C02. 3. Method according to claim, charac terized in that, before dehydration, at least part of the town gas is passed through an enclosure containing an iron catalyst and heated to a temperature of 900 to 1000 C, with a view to d 'Lower its content of unsaturated hydrocarbons, CO, and sulfur compounds.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810216C1 (en) * 2023-08-21 2023-12-25 Акционерное Общество "Машиностроительная Компания "Витязь" Method for producing catalyst in form of ball of refractory clay with core of sodium nitrite for gas carburization of steel products

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