Procédé d'élaboration d'objets métalliques non poreux La présente invention est relative à un procédé d'élaboration d'objets métalliques non poreux, comprenant un traitement thermique consistant en au moins un chauffage suivi d'un refroidissement, de telle sorte que les objets, à l'issue de ce traitement thermique, présentent dans leur masse une ou des caractéristiques physiques ou mécaniques améliorées par rap port à leur état avant ledit traitement, les objets étant, au cours dudit traitement thermique, soumis, dans une atmosphère gazeuse, à des températures auxquelles la surface desdits ob jets risque d'être oxydée.
Ledit procédé est caractérisé en ce que, au moins pendant la fin de la période où les objets sont soumis à ces températures dans la dite atmosphère, celle-ci est réductrice et comprend au moins un composé halogéné, en vue d'éviter l'oxydation de la surface des objets.
Les fig. 1 et 2 du dessin annexé repré sentent, de façon schématique et en coupe, deux installations pour l'exécution du procédé selon l'invention. Les fig. 3 et 4 montrent, en coupe axiale, deux exemples de pièces creuses à parois tra- vaillantes élaborées conformément à l'inven tion. La fig. 5 enfin représente, de façon schéma tique et en coupe axiale, un four pour la chro- misation, selon un mode d'exécution du pro cédé selon l'invention, d'un fil métallique.
On sait que l'élaboration d'une pièce métal lique implique souvent la mise en oeuvre d'au moins un traitement thermique destiné à pro duire dans la totalité de la masse de 1a pièce les transformations internes (par exemple dur cissement structural, homogénéisation, préci pitation, frittage, mise en solution de divers métaux constituants, suppression de l'écrouis- sage, recuit antimagnétique, etc.) devant confé rer, à la susdite pièce, les caractéristiques mécaniques, physiques et chimiques que l'on désire obtenir.
Un tel traitement thermique comporte au moins un chauffage, suivi d'un refroidissement, des pièces qui se trouvent soumises, dans une atmosphère gazeuse, à des températures où il importe d'éviter toute action oxydante sur les dites pièces.
La présente invention a donc pour but d'éviter une telle oxydation.
On sait, d'autre part, que la chromisation par diffusion d'une pièce métallique nécessite que ladite pièce soit traitée par un agent chro- misant actif tel qu'un halogénure (de préférence un fluorure) de chrome, dans une zone de température s'étendant substantiellement de 900 à<B>13500C.</B> La durée du traitement peut alors varier considérablement, d'une fraction d'heure à plusieurs heures, suivant l'épaisseur désirée pour la couche de diffusion.
On conçoit, dans ces conditions, que si l'on faisait subir à une pièce métallique successive ment un traitement thermique et un traitement de chromisation, on risquerait que le chauffage accompagnant ce dernier traitement modifie profondément les caractéristiques internes de la pièce obtenues par le traitement thermique.
C'est ainsi, par exemple, qu'une pièce trem pée ou écrouie perdrait la majeure partie de ses qualités si l'on achevait sa préparation par un traitement de chromisation.
Mais lorsqu'au moins la fin du traitement thermique, comme il vient d'être dit, dans une atmosphère réductrice contenant un composé halogéné, a lieu à des températures permettant la formation d'un alliage superficiel de diffu- sion d'un métal d'addition, tel que le chrome, avec le métal des pièces, on pourra avantageu sement utiliser comme composé halogéné un halogénure, et de préférence un fluorure, du métal d'addition, ce qui permet d'effectuer, en même temps que le traitement thermique un traitement de formation sur les pièces d'un alliage superficiel de diffusion, par exemple un traitement de chromisation.
On profite ainsi des marges de durée très larges admissibles pour la chromisation pour adapter les conditions de la diffusion superfi cielle à celles du traitement thermique.
On réalise ainsi une association heureuse de deux traitements de natures différentes, puisque la pièce bénéficie, une fois l'opération terminée, des qualités internes apportées par le traitement thermique et des qualités de surface résultant de la chromisation.
De plus, en superposant les deux traite ments, au moins en partie, dans une même phase opératoire effectuée dans le domaine de température commun aux deux susdits traite ments, il devient possible de réduire la durée globale du traitement et, par suite, le prix de revient des pièces. Lorsque la durée du traitement thermique doit être supérieure aux durées de traitement les plus favorables à la chromisation, on aura intérêt à réaliser, en une première phase, le début du traitement thermique, puis, en une seconde phase, simultanément, la fin dudit trai tement thermique et la chromisation.
Il im porte, bien entendu, que le traitement ther mique, au cours duquel la chromisation a eu lieu, ne soit pas suivi de traitements thermiques provoquant une détérioration de la couche su perficielle, par oxydation par exemple. En particulier, dans certains cas, le traitement qui a permis la chromisation ne doit pas être suivi de chauffages pendant plusieurs heures à 11000 C en atmosphère oxydante.
On va exposer maintenant, à titre d'exem ple, divers modes d'élaboration de pièces métal liques comportant chacun l'association d'un traitement thermique et d'un traitement de chromisation, ces deux traitements étant à ef fectuer dans des zones de température ayant une partie commune.
Dans le premier cas, relatif à l'élaboration de pièces en alliages spéciaux, notamment ré fractaires, le traitement principal est un traite ment d'homogénéisation ou de mise en solution de certains éléments, et l'on applique l'inven tion en accomplissant ledit traitement dans une atmosphère comportant du fluorure de chrome.
On sait que les constituants de certains alliages réfractaires contenant, notamment, l'un au moins des métaux suivants : fer, nickel, chrome, molybdène, cobalt, aluminium, titane, manganèse, doivent subir, pour que l'alliage présente finalement le durcissement structural souhaité, une mise en solution préalable suivie d'une reprécipitation contrôlée ; ces transfor mations sont obtenues par un traitement ther mique comportant une phase d'homogénéisa tion ou de mise en solution à exécuter entre des limites de température, souvent très rap prochées, situées à l'intérieur de la zone de température permettant la chromisation en phase gazeuse ; ce traitement est suivi d'un revenu convenable, mais ce revenu n'est pas susceptible d'altérer la couche de diffusion.
Par ailleurs, lorsque les alliages de ce genre sont exposés à la corrosion, par exemple s'ils sont utilisés pour la construction d'ailettes ou d'aubages de turbines à gaz devant fonctionner à température très élevée, on a intérêt, pour réduire l'écaillage superficiel dû à l'oxydation sèche, et souvent la pénétration de la corrosion interne le long des joints de grains en atmo sphère sulfureuse, à faire subir aux pièces une chromisation superficielle. Le traitement me nant à l'élaboration de l'alliage s'accompagnera ainsi d'une chromisation qui sera obtenue au cours de l'opération thermique d'homogénéisa tion qui est conduite à une température com prise, en général, entre 1000 et 11000 C et qui constitue une phase essentielle du traitement thermique.
Ce premier cas peut être illustré par les résultats expérimentaux suivants Une éprouvette constituée d'un alliage du type Nimonic 80 , ou ATGS (exemple de composition: C: 0,04<I>- Fe:</I> 0,38<I>- Cr:</I> 21,18 <I>Ni :</I> 74,23<I>- Si : 0,47 - Mn</I> : 0,56 -<I>Ti : 2,44</I> - A1: 0,63) a été soumise à un traitement de mise en solution de 8 heures à 1080e, en pré sence d'un cément contenant du fluorure de chrome. La pièce a ensuite subi un revenu de 16 heures à 700 au cours duquel la couche chromisée est restée absolument intacte.
Une éprouvette constituée d'un alliage du type ATVS 7 (exemple de composition C:0,3-Cr:ll-Ni:35-Al:1-Mo:l- Fe <I>:</I> reliquat) a été soumise à un traitement de mise en solution de 15 heures à 1000 en présence d'un cément susceptible de former une atmosphère de fluorure de chrome, la pièce a ensuite été soumise à un vieillissement de 15 heures entre 600 et 625,1.
Une éprouvette constituée d'un alliage du genre Hastelloy B (composition voisine de <I>Ni: 65% -Mo: 30% -Fe:</I> 501o) a été sou mise à un traitement d'homogénéisation de 2 heures à 1080 en atmosphère chromisante de fluorure : la pièce a ensuite subi un revenu de 4 heures à 6500.
Des essais comparatifs ont été exécutés, d'une part, sur ces pièces et, d'autre part, sur des pièces qui avaient subi seulement le même traitement thermique en atmosphère d'hydro gène.
A l'issue d'un chauffage de 50 heures à 9500, de petits cubes ayant une surface totale de 3 cm2, dans l'air sec, on a pu enregistrer les résultats suivants Les pièces de Nimonic - ATGS ATVS 7 simplement traitées étaient re couvertes de plaques brun noir d'oxydes de nickel et de chrome peu adhérentes, laissant le métal à nu après refroidissement ;
la perte en poids de l'alliage étant de 8 mg pour la pièce en Nimonic 80 , de 7 mg pour 1' ATGS , de 13 mg pour 1' ATVS 7 .
Par contre, les pièces traitées et chromisées simultanément étaient recouvertes de fines écailles vertes adhérentes, d'oxyde de chrome seulement ; la perte de métal en poids était moindre (5 mg pour le Nimonic 80 , de 3 mg pour 1' ATGS 7 , de 6,5 mg pour l' ATVS 7 ).
Dans le cas de 1' Hastelloy B non pro tégé, les échantillons commencent à s'écailler dès 800 alors que, dans le cas d'échantillons protégés par un traitement de 2 heures à 1080 en atmosphère chromisante, l'écaillage est insi gnifiant après 100 heures à 800 C.
Il com mence seulement à apparaître vers 9000 C et il n'est alors que de l'ordre de 20 % de l'écail- lage constaté dans les mêmes conditions sur des échantillons non protégés.
On pourrait procéder semblablement pour traiter des aciers rapides au carbure et au tungstène, la chromisation conduisant alors principalement à un durcissement superficiel par formation d'une pellicule continue de car bure de chrome.
On va maintenant décrire un cas où le trai tement thermique est un recuit antimagnétique, l'invention permettant de réaliser une chromi- sation brillante ou mate en même temps que ce traitement thermique.
En particulier, on peut traiter à une tem pérature comprise entre 700 et 1050 C des pièces ferreuses, en général pendant une durée allant de quinze minutes à quatre ou cinq heures. On règle les conditions du traitement, et en particulier la température, suivant la na ture de la pièce ferreuse et la couche de dif fusion recherchée. En général, il suffit de quelques centièmes de millimètre pour assurer une bonne protection contre l'oxydation et une neutralisation satisfaisante de la rémanence ; les ferrochromes, pour les teneurs comprises dans les couches de chromisation<I>(Cr</I> de 50 à 13 %), sont magnétiques mais non rémanents.
On peut alors faire varier, si nécessaire, le coef ficient de frottement des pièces traitées en opérant une chromisation brillante ou anti- décarburante, totalement ou partiellement, sur des pièces ayant le fini de surface désiré.
Jusqu'à présent, on a envisagé des exem ples pour lesquels la chromisation avait lieu au cours d'une phase du traitement thermique principal. Mais l'invention pourrait s'appliquer également au cas où le domaine de température de l'opération de diffusion est incompatible avec le traitement thermique souhaitable pour le genre de pièces considéré.
C'est ainsi qu'on peut se proposer de réa liser l'établissement de pièces métalliques (par exemple ferreuses) devant présenter en surface une couche superficielle de diffusion d'au moins un métal d'apport (par exemple encore de chrome), ladite couche superficielle étant obte nue par un traitement conduit dans des condi tions de température et de - durée altérant cer taines qualités physiques des pièces.
Dans ce cas, on effectue d'abord le traite ment de chromisation dont il vient d'être ques tion, ce traitement étant réalisé, de façon en soi connue, en atmosphère halogénée, de pré férence fluorée, en sorte que le métal d'apport soit véhiculé sur les pièces par un halogénure, de préférence du fluorure, dudit métal d'apport, la température de traitement étant avantageu sement de l'ordre de 1000 à 1100 C, c'est- à-dire comprise dans un domaine favorable à la formation d'une couche chromisée, mais où il se produit généralement une forte dimi nution des qualités mécaniques des pièces.
En vue de restituer alors, au moins en par tie, aux pièces ferreuses leurs qualités méca niques initiales, c'est-à-dire celles qu'elles pos- sédaient avant le traitement de chromisation, on fait subir aux susdites pièces un traitement thermique consistant en une trempe effectuée, soit après les avoir réchauffées à la tempéra ture optimum pour la trempe, soit immédiate ment à l'issue du traitement de chromisation. Et, conformément à l'invention, tant que les pièces sont soumises dans une atmosphère ga zeuse, à des températures où elles risquent de s'oxyder, on veille à ce que cette atmosphère soit réductrice et contienne au moins un com posé halogéné.
Ce traitement de trempe peut être effectué, suivant une première solution, par voie directe, c'est-à-dire par immersion des pièces dans un liquide assurant un refroidissement énergique, le susdit liquide pouvant, suivant les cas, être un liquide non oxydant (huile par exemple) ou un liquide oxydant (eau par exemple).
Une autre solution, convenant dans les cas où la trempe n'a pas besoin d'être aussi éner gique, consiste à faire subir aux pièces une trempe indirecte par immersion, non pas des pièces proprement dites, mais-de boîtes subs tantiellement étanches, de préférence les boîtes mêmes dans lesquelles les susdites pièces ont subi le traitement de chromisation.
Le problème qui consistait à faire subir aux pièces un traitement thermique de régé nération de leurs qualités mécaniques sans leur faire perdre l'état de surface (brillant) qui leur a été conféré par le traitement de chromisation a donc été résolu en procédant de telle sorte que les pièces demeurent, au cours de leur refroidissement et tant qu'elles ne sont pas immergées dans un liquide de refroidissement, dans une atmosphère réductrice contenant au moins un composé halogéné (de préférence fluoré), cette atmosphère pouvant, avantageu sement, dans le cas ci-dessus envisagé de pièces chromisées, être l'atmosphère même ayant servi au traitement de chromisation.
On évite ainsi, grâce à la présence de ce composé halogéné, la légère oxydation qui ne manquerait pas de se produire dans une atmo sphère dite neutre ou réductrice obtenue à par tir de gaz industriels (hydrogène ou ammo niaque par exemple) qui contiennent toujours des traces d'oxydant suffisantes pour ternir des surfaces ferreuses rendues préalablement bril lantes.
Les traitements de régénération dont il vient d'être question présentent une importance particulière dans le cas de pièces chromisées en atmosphère halogénée (notamment fluorée) qui contiennent des quantités notables de car bone et sont susceptibles, de ce fait, de pré senter après trempe des caractéristiques méca niques satisfaisantes.
Les pièces d'acier contenant des quantités de carbone plus grandes que 0,2% peuvent en effet présenter, soit des couches épaisses riches en chrome et brillantes, si le traitement a été précédé ou accompagné d'une décarbu- ration superficielle, soit des couches très min ces, contenant principalement du carbure de chrome, très dures et mates, si l'on a pris au cours du traitement des mesures spéciales pour éviter la décarburation des pièces.
Il parait opportun, à ce point de l'exposé, de donner certaines précisions sur ces questions de nature des couches superficielles de cer taines pièces chromisées. Lorsqu'il s'agit de pièces ferreuses présen tant une teneur notable en carbone, on peut obtenir des couches de diffusion épaisses et protectrices de ferrochrome en soumettant ces pièces en début d'opération (ou dans une opé ration antérieure) à un balayage par hydrogène humide entre 700 et 9500 C. On peut aussi (dans le cas par exemple de pièces préfrittées) décarburer superficiellement les pièces par ad dition, dans la masse de réaction, d'eau ou de carbonate d'ammonium CO,(NH4)2 <I>;</I> ces me sures peuvent être appliquées à toute pièce ayant une teneur relativement élevée en car bone.
On peut également obtenir de bons résul tats en oxydant superficiellement les pièces durant un temps plus ou moins long avant l'opération de chromisation ; les oxydes de fer formés commencent à se réduire pendant l'opé ration de diffusion aux environs de 500,1 C avec formation de vapeur d'eau qui provoque super ficiellement une décarburation de l'acier. Les traitements de régénération susmen tionnés peuvent également s'appliquer à des aciers à haute teneur en carbone contenant par exemple du tungstène et pour lesquels on a obtenu, par chromisation, un durcissement su perficiel considérable résultant de la formation d'une couche superficielle continue de carbure de chrome.
La diffusion du chrome s'accom pagne d'un enrichissement en carbone des cou ches superficielles de l'acier aux dépens des couches sous-jacentes ; il y a formation d'une couche de carbure de chrome très dure s'op posant à une pénétration profonde du chrome. Il convient de signaler que, si l'on recherche une telle chromisàtion dure, il peut être inté ressant de réduire l'effet décarburant des gaz de balayage en diminuant le volume de l'atmo sphère active par introduction de poudre d'en robage inerte.
Un tel traitement de chromisation dure peut d'ailleurs s'appliquer à des aciers ne contenant que 0,2 à 0,3 % de carbone, mais il faut alors éviter toute cause de décarburation. A cet effet, on a intérêt à augmenter la teneur en fluorure d'ammonium de l'atmosphère, à n'utiliser que des produits anhydres et à ne traiter que des pièces parfaitement désoxydées.
En effet, les oxydes ne sont réduits qu'entre 400 et<B>8000</B> C, donc à une température à laquelle la formation d'eau aurait une action décarburante très éner gique.
Il est à noter que la couche superficielle à base de carbure de chrome étant très peu fu sible, il y a fort peu de risques d'adhérence superficielle par diffusion intersolide ; on peut donc opérer aussi bien par contact qu'en phase gazeuse. Le mode de faire le meilleur (lors qu'on attache de l'importance à l'état @ de sur face) semble être cependant le traitement en phase gazeuse, dit de semi-contact, selon lequel les pièces, isolées de la masse de réaction, sont au contact du métal de régénération de préfé rence enrobé dans un diluant inerte tel que la zircone ou l'alumine (le diluant réduit le vo lume de l'atmosphère gazeuse accidentellement décarburante).
La température du traitement de chromi- sation dépend de la nature des pièces - la fonte phosphoreuse se traite en général à 875-900o C, - et l'acier à 0,4/0,6 de carbone se recouvre d'une couche protectrice très dure de a/ioo environ de carbure de chrome à la suite d'un traitement de deux heures à 1075o C. On a représenté, à la fig. 1, un dispositif permettant d'effectuer un traitement de régé nération se terminant par une trempe directe dans un liquide oxydant ou non. Dans le cas de la régénération de pièces ayant subi une chromisation dure , la caisse de traitement 1 est fermée à sa partie supérieure et un fond amovible 2 lui assure une étanchéité relative.
Il paraît en effet préférable dans ce cas de for mer l'atmosphère réductrice halogénée en intro duisant dans la caisse de traitement des compo sés fluorés, avantageusement un fluorure très volatil tel que le fluorure d'ammonium et un fluorure relativement peu volatil tel que le fluorure de chrome, ce dernier fluorure, après évaporation du premier, réalisant le balayage et maintenant pendant toute la durée du traite ment une atmosphère réductrice halogénée ;
mais il est possible également d'utiliser d'autres fluorures tels que le fluorure de nickel ou d'aluminium; on peut ajouter avantageusement de petites quantités de métal de régénération si la température de trempe doit dépasser l050 C environ.
C'est ainsi, par exemple, que l'on peut introduire une quantité de fluorure d'ammo nium de l'ordre de quelques grammes à une fraction de grammes par litre et environ dix fois moins de fluorure de chrome, ce dernier étant placé hors de contact des pièces.
Si le chauffage précédant la régénération s'effectue aux environs de 800 à 900o C, il n'y a pratiquement pas de chromisation ; l'atmo sphère est pauvre, la température est peu éle vée, les pièces ne restant que quelques minutes à la température maximum; il est alors inutile de prévoir du chrome de régénération, car il n'y a pratiquement pas de pertes dues à la diffusion interne.
On a chromisé, puis régénéré des vis à pointeaux de robinets et des pivots d'appareils de mesure (acier à 0,5 % de C). Ces pièces avaient été recouvertes d'une couche superfi cielle très dure de carbure de chrome résistant très bien à l'usure (on atteint 1200 à 1500 Vi- ckers) ;
les caractéristiques à coeur du métal ayant considérablement diminué, on les a ré générées par un chauffage à 975o C dans les conditions précisées ci-dessus, suivi d'une trempe à l'huile ; on a obtenu ainsi des pièces ne présentant aucune usure ni aucune défor mation après passage à la table vibrante.
Pour éviter tout contact avec l'air lors de la chute des pièces dans le bac 3 contenant le liquide de trempe (huile ou eau fluorée), on prévoit un chemisage 4 prolongeant le four jusqu'au bac, la caisse 1 étant fixée de façon détachable audit chemisage, par exemple par des goupilles 5 dont l'enlèvement permet alors la descente de la susdite caisse dans le bac et l'immersion directe des pièces par dégagement du fond amovible.
Une légère modification doit être prévue au dispositif représenté à la fig. 1, si l'on dé sire y effectuer la régénération de pièces pré sentant en surface des couches chromisées épaisses et brillantes : les pièces sont placées en vrac à l'intérieur de la boîte ; le fond de cette boite 2 présente des orifices permettant le passage des gaz ; la caisse 1 présente une tubulure à sa partie supérieure, par laquelle on fait circuler dans la boîte un courant continu d'hydrogène enrichi de composés fluorés, par exemple par passage à plus de 500o sur du chrome imprégné de fluorure de chrome ;
ce chrome imprégné de fluorure de chrome peut provenir par exemple d'une réserve de chrome imprégné volontairement ou non par conden sation au cours d'opérations de chromisation proprement dite ; il est placé avantageusement à la partie supérieure de la caisse.
On a chromisé des grilles de foyer et des brûleurs à mazout en acier à 0,2 % de C pen- dant huit heures à 1080 C de façon à avoir une couche diffusée de 0,25 mm d'épaisseur. Le traitement a été suivi d'une trempe à l'huile à<B>8750</B> C dans le cas des grilles de foyer.
Après plusieurs centaines d'heures en atmo sphère tantôt réductrice, tantôt oxydante, dans des gaz de combustion parfois sulfurés, on a seulement constaté un écaillage insignifiant sans aucune pénétration de la corrosion le long des joints de grains.
Si l'on désire une trempe énergique, on peut faire tomber les pièces dans de l'eau salée par exemple, contenant avantageusement du fluorure d'ammonium mais, dans ce cas, les pièces qui tombent dans le liquide de trempe à une température supérieure à environ 9000 C peuvent se trouver légèrement oxydées; pour éliminer cet oxyde de chrome très fin et très stable formé à haute température, on peut trai ter ensuite les pièces par voie électrolytique ; on utilise alors les pièces comme cathodes dans un électrolyte formé d'un mélange fondu de soude additionnée de carbonate de soude ou de potasse. L'opération est conduite à une température de 275 à 4000C qui ne risque pas d'altérer les propriétés mécaniques des pièces.
L'opération dure de quelques secondes à quelques minutes. On utilise avantageusement une tension de 4 à 6 volts avec une densité de courant de 0,1 à 0,5 ampères/cm".
Si le traitement de trempe s'est fait à une température inférieure à 875-900 C, ou si, à plus haute température, on a ajouté du fluo- rure d'ammonium dans l'eau de trempe, il suf fit souvent, pour éliminer l'oxyde, de procéder à un bref brillantage électrolytique.
C'est ainsi que l'on a pu chromiser des ébauches d'anneaux de chaînes en acier mi- dur à 0,25 % de C par traitement superficiel lement décarburant. Après chromisation, on forme la chaîne qui est ensuite trempée à l'eau à 875 C (eau additionnée de fluorure d'am monium). On a traité dans les mêmes condi tions des ressorts en faisant suivre l'opération d'un revenu à 3500 C pendant deux heures et d'un brillantage électrolytique de quelques se condes. Dans les deux cas, on a observé l'inoxydabilité et la régénération intégrale des caractéristiques mécaniques.
Au cours du refroidissement de pièces chro- misées (notamment de pièces en Nimonic ), on peut constater la formation superficielle d'une couche fragile.<B>Au</B> cours du traitement de chromisation poursuivi pendant huit heures à 1080o C la zone superficielle est fortement enrichie en chrome et la teneur en chrome dans le nickel (pièces en Nimonic ) peut attein dre 50 %. Ce chrome qui a diffusé dans le métal de base à haute température est en géné ral moins soluble à basse température et on peut avoir formation, au cours du refroidisse ment, d'une couche de composés définis en général fragiles.
Cette couche fragile est élimi née facilement par polissage électrolytique.
Ce polissage électrolytique pourrait égale ment permettre l'élimination de la phase sigma fragile, si elle existait sur des pièces ferreuses chromisées ; mais dans le cas de pièces Ter reuses, une trempe rapide en fin de chromisa- tion présente justement l'avantage d'éviter la formation superficielle de cette phase sigma qui ne se forme généralement qu'au cours d'un refroidissement lent. Sa présence pourrait pro voquer des grippages néfastes dans le cas no tamment des pièces de boulonnerie.
Si cette couche existait sur des pièces chro- misées antérieurement, un traitement thermique de régénération comportant une chauffe au- dessus de 820o C suivie d'une trempe rapide supprimerait la phase sigma sans en permettre la réapparition. En effet, la phase sigma n'existe pas à une température supérieure à 8200 C et ne peut se former que lentement.
En ce qui concerne maintenant la trempe indirecte, c'est-à-dire le refroidissement accéléré obtenu par chute directe en fin d'opération des caisses de chromisation dans un liquide de trempe rapide tel que l'eau additionnée de chlorure de sodium ou de chlorure de calcium pour éviter la caléfaction, on a intérêt à utiliser un appareillage tel que la partie des caisses par où peut s'effectuer l'entrée ou la sortie des gaz soit placée (notamment au moment du refroidissement) dans une zone où ne peu vent se trouver que des gaz réducteurs.
On évite également toute entrée d'air ou de vapeur d'eau dans l'enceinte où circule le gaz réducteur (enceinte constituée par exemple par un four à cloche 6 comme illustré à la fig. 2), en pla çant, à la sortie de cette enceinte et au-dessus du bac de trempe 3, un diaphragme 7 d'ou verture maximum juste suffisante pour permet- tre le passage de la caisse de traitement 1 qui doit alors être prévue étanche. L'ouverture de ce diaphragme permet de commander la chute de la caisse dans le liquide de trempe.
Si l'on opère en four continu, on procède à l'arrosage de la partie des caisses dépassant le diaphragme à leur sortie du conduit de cir culation par lequel s'évacuent lesdites caisses.
La solution du refroidissement accéléré per met de réduire la durée totale du traitement et par suite d'accroître le rendement des fours.
Une disposition complémentaire permet même de gagner encore plus de temps en opé rant le refroidissement dans un appareil n'ayant aucun lien avec le four de traitement qui peut ainsi être rechargé aussitôt. La caisse de traite ment 1 ne doit comporter dans ce cas aucune partie tubulaire émergeant de sa face supé rieure et être relativement étanche.
Il est alors possible de transporter cette caisse lorsqu'elle se trouve encore à une température supérieure à 500o dans un appareil indépendant où s'ef fectue le refroidissement en atmosphère d'hy drogène, cet appareil pouvant être constitué, par exemple, par une cloche refroidie extérieu rement par un serpentin et coiffant directement la caisse de traitement, ou par un couvercle (sans refroidissement extérieur) coiffant la par tie supérieure des boîtes de traitement qui sont placées dans un bac de trempe dans lequel on envoie ultérieurement le liquide réfrigérant.
Il y a lieu de noter que cette disposition peut être généralisée au transport de caisses relativement étanches, caisses qu'il suffira, pour que le transport ne donne pas lieu à une oxy dation des pièces, de transporter alors qu'elles se trouvent à une température au moins égale à 500 en ayant soin d'entretenir, dans lesdites caisses, une atmosphère neutre ou réductrice additionnée de composés halogénés, de préfé rence fluorés, se dégageant progressivement lors du transport.
La vitesse de refroidissement des pièces étant sensiblement inférieure à celle obtenue par une trempe directe dans -un liquide, on a avantage, quand on désire obtenir les carac téristiques mécaniques les meilleures, à utiliser des aciers du type autotrempant (aciers conte- nant des éléments actifs retardateurs de trans formation, nickel et chrome en particulier). Une composition type d'un tel acier convenant bien pour un traitement de chromisation, avec un refroidissement accéléré est la suivante carbone 0,3/0,4 ; nickel 4, chrome 1,2, sili cium 0,3/0,4 ; manganèse 0,3/0,5, avec éven tuellement des traces de bore.
En dehors du cas du recuit des aciers ou alliages chromisés, le pouvoir réducteur bril- lantant des atmosphères fluorées réductrices peut être généralisé au traitement des pièces ferreuses quelconques et même des aciers ou des alliages inoxydables ; le recuit brillant des pièces ferreuses s'effectue d'une manière par ticulièrement aisée en plaçant les pièces en vrac dans un diluant tel que le talc contenant du fluorure d'ammonium.
Le brillantage des piè ces ferreuses intialement oxydées peut s'expli quer par la volatilisation de l'oxyde à l'état de fluorure de fer aux environs de 900 , avec formation d'eau qui est éliminée progressive ment ; il y a ensuite réduction de la vapeur de fluorure ainsi formée et dépôt du métal sur la pièce qui se recouvre ainsi d'une pellicule de fer (en se cémentant ainsi par elle-même).
Si l'on se propose, maintenant, d'établir des pièces métalliques creuses à paroi mince travaillante, on pourra chromiser une ébauche pleine de forme correspondante, régénérer les propriétés mécaniques de cette ébauche, et, enfin, éliminer par attaque chimique, la partie interne de la pièce ne comportant pas de chrome.
Si l'on a, en outre, pris des précautions pour éviter toute oxydation de surface, on ob tient finalement une pièce à paroi mince et élastique, d'épaisseur uniforme, présentant une couche superficielle brillante résistant à la cor rosion.
On a réalisé ainsi des tubes souples et des membranes anéroïdes. Les pièces ont été réa lisées en partant d'acier doux de 0,05 à 0,15 de carbone. Les pièces ont été usinées exté- riccurement, puis chromisées à 1075 C. La du rée de la chromisation a été réglée pour que les parois possèdent l'épaisseur désirée. En deux heures, on a obtenu environ. Le refroidissement a été effectué rapidement par chute directe d'une caisse de chromisation dans l'eau salée. Après meulage des deux têtes de fixation des pièces, celles-ci ont été évidées complètement à l'acide nitrique bouillant.
Après attaque, il subsiste une pièce creuse P (fig. 3) présentant simultanément une élasticité satis faisante, une épaisseur uniforme, facile à pré déterminer, un fini de surface parfait et une grande résistance à la corrosion.
On a avantage, pour accélérer l'attaque, à prévoir au centre de l'ébauche un passage soi gneusement protégé des vapeurs actives pen dant l'opération de chromisation, ce passage pouvant, par exemple, être constitué par un alésage fileté obturé par deux bouchons 8 pen dant la chromisation.
Il y a lieu de noter que l'on peut, comme montré à la fig. 4, chromiser une pièce unique comportant une juxtaposition de pièces ana logues ; ces pièces sont séparées par sciage après chromisation, ce qui évite d'avoir à meu ler, après traitement, la surface devant servir de départ à l'attaque.
Un autre exemple de chromisation suivie d'une régénération des propriétés mécaniques par refroidissement contrôlé est illustré par la fig. 5 qui est relative au traitement continu d'un fil métallique F.
Ce fil, issu d'une bobine 13, traverse d'un mouvement continu une cheminée perforée 14 entourée par une charge de cément C et de chrome de régénération R, ladite charge étant contenue dans la cuve d'un four cloche. Le balayage par l'hydrogène est réalisé à l'aide d'un conduit 15 et il est prévu, à la partie supérieure de la cuve, une goulotte 16 pour l'introduction des réactifs.
On prolonge la cheminée perforée 14, à l'extérieur du four, par un conduit 14a traver sant un caisson de réfrigération 17, le fil chro- misé issu du susdit prolongement 14n pouvant subir un traitement final de polissage électro lytique dans un bac 18 avant d'être récupéré sur un tambour 19. La réfrigération (par exem ple à l'eau) évite la formation, 'sur le fil de fer, d'une couche superficielle de phase sigma qui constituerait des amorces de rupture. Quant au polissage électrolytique, il améliore encore les qualités de surface du fil chromisé.
Il y a lieu de noter que l'on a intérêt, avec une telle installation, à travailler à haute tem pérature (par exemple de l'ordre de 1150,) C) pour permettre un déroulement plus rapide. C'est ainsi, notamment, qu'à la température indiquée on obtient, pour un temps de traver sée de cinq minutes, une couche 'de diffusion de 2/Ioo de mm, pour un temps de traversée de trente minutes, une couche de '/in<B>a</B> e/iao et, pour un temps de traversée d'une heure, une couche de "/,.a a 1-/1o0.
Si l'on désire accroître le rendement de l'installation, on pourra disposer en parallèle, dans une même enceinte, plusieurs cheminées permettant le traitement simultané d'autant de fils.