Brevet FR2040405A1 — publié le 19710122

L'invention concerne un procédé de cémentation par bain de sel avec des bains se composant de cyanure fondu, d'un activateur sous forme de chlorure alcalino-terreux, en particulier chlorure de baryum et/ou de strontium,et d'un troisième 3 sel,en particulier des carbonates. Pour la cémentation de pièces d:acier dans un bain de sel, on emploie depuis longtemps, principalement.,, des bains de sels contenant des cyanures qui forment le constituant du bain fournissant le carbone. 10 Dans ce cas, l'action de cémentation du cyanure est renforcée par l'addition d'activateurs. Ces activateurs sont principalement des chlorures alcalino-terreux, en particulier des dérivés chlorure de baryum et de strontium. On sait que la teneur en activateurs suivant la 15 concentration peut augmenter la disponibilité en carbone. Cependant, jusqu'ici il n'est pas connu de régler de façon sûre la teneur superficielle en carbone dans les limites déterminées. Les modifications habituelles,jusqu'ici,de la teneur en activateur servent beaucoup plus au réglage de l'offre de carbone, 20 avec pour objet d'obtenir une couche extérieure à teneur élevée en carbone que l'on peut enlever suivant le besoin, par exemple pour compenser des modifications de dimensions, de telle sortie qu'il y ait encore, en surface, après rectification terminée, une teneur en carbone suffisamment élevée pour garan-25 tir la dureté désirée. En pratique, les bains de cémentation fonctionnent, en partie, suivant le principe avec deux sels et, en partie suivant le principe avec sel unique. Dans le fonctionnement avec deux sels, l'un des 30 sels contient principalement le porteur de cémentation, à sa-.voir le cyanure, et l'autre principalement 11activateur. Dans ce cas le sel contenant du cyanure peut être, par exemple, du cyanure de sodium pur, ou un mélange de cyanure de sodium et de charbon de bois activé, dans ce dernier cas pour diminuer 35 la consommation en cyanure pendant la marche et par là réduire la .consommation de sels. Le sel activateur contient, à côté des dérivés à proprement parler activants, souvent des additifs de complément, par exemple des chlorures alcalins, et, dans de nombreux cas aussi, une certaine quantité faible de cyanurei par 40 exemple pour rendre le sel coulable. On connaît aussi les sels 70 15745 2 2040405 activateurs exempts de cyanure. Le complètement d'un tel bain se fait par fusion des deux sels, auquel cas on ajoute, dans de nombreux cas, encore des sels de calcination pour éviter une activation élevée indésirable au début de la marche. 5 Le remplacement de la partie consommée d'un bain de sel de ce genre se fait par addition d'une proportion, à déterminer par l'analyse du bain, en sel contenant du cyanure et une autre addition de sel activateur, le rapport étant calculé en fonction de 1'activation désirée (par exemple rapport du 10 sel contenant du cyanure au sel activateur de 1 : 2 ou 1:3* Un réglage précis de la teneur en activateur ne peut se faire que dans des limites larges. En particulier, des fautes lors de l'analyse du cyanure agissent immédiatement sur la teneur en activateur par ce que le sel activateur est ajouté en 15 vérité dans la proportion correspondant à la valeur déterminée par analyse. Dans le principe à sel unique, on emploie un seul sel. Celui-ci contient le porteur de cyanure pour la cémentation en général à des concentrations plus élevées qu'il 20 n'est nécessaire dans la marche pratique et une quantité déterminée d'activateur ainsi que de produits de dilution sous forme de chlorure alcalin. Pour la mise en oeuvre d'un tel bain, on emploie,en règle générale,également,en même temps un sel de calcination avec le sel unique correspondant (par 25 exemple dans la proportion 1 : l) pour abaisser la teneur en activateur dans une certaine mesure et également pour éviter une suractivation. Le complètement se fait alors seulement avec le sel unique et chaque remplissage modifie, suivant la quantité introduite, plus ou moins la teneur en dérivés acti-30 vants,de telle sorte qu'on ne peut pas maintenir une teneur constante en activateurs. Tandis que^pendant plusieurs dizaines d'années, la teneur superficielle en carbone n'était réglée que dans des limites larges, on note, du fait des exigences croissantes quant 35 à la qualité de la couche de cémentation, une tendance plus ou woins sensible à tolérer la teneur en carbone dans des limites très étroites, ce qui n'est pas possible avec les procédés de cémentation habituels comme décrit. La.présente invention concerne un procédé pour kO compléter les bains ainsi que la composition de sels corres 70 15745 3 2040405 pondante qui permet de maintenir la teneur superficielle en carbone d'un bain donné, correspondant aux exigences de la pratique, dans des limites très étroites et ce, de telle sorte, que l'ouvrier lui-même alimentant le bain ne puisse modifier 5 la teneur en activateur lorsque,par exemple,des résultats d'analyse faux ont été donnés. Cette méthode donnant une marche plus sûre dans ces conditions réside dans le fait que, pour compléter le bain, on emploie en principe un sel qui contient uniquement le cyanure 10 support de cémentation et la teneur en activateur nécessaire pour le cas en question. Ce sel sera désigné ci-après comme sel de complètement. Le complètement de ce bain, avec pour objectif de ramener la teneur en cyanure support de cémentation, qui est 15 détruit au cours de la marche du bain, à la valeur théorique, se fait comme habituellement par une détermination analytique de la teneur en cyanure présent et addition de la quantité nécessaire du sel prescrit. Alors, même dans le cas où il se produit une"erreur d'analyse, la teneur en activateur du bain 20 n'est pas modifiée par ce que les concentrations en activateur dans 1 e bain et dans—le—-sel—de—eomp-Lém^nt—sont—r>r>— formes. On constitue un tel bain avec un sel qui contient au départ la teneur en activateur désirée et la teneur théori-25 que en cyanure. La différence réside dans le produit de décomposition du cyanure, le carbonate de sodium. On désigne ce sel ci-après sous l'appellation sel de préparation de bain. Le complètement d'un bain est nécessaire, en général, pour deux raisons : 30 - d'une part, pour ramener à la valeur théorique la teneur en cyanure de sodium après un certain temps de marche , ce qui est réalisé par l'emploi du sel de complément ; - d'autre part, pour relever le niveau du bain lorsque, par suite de pertes importantes par entraînement de sel 35 qui reste adhérent à la surface des pièces, le niveau du bain est tombé à une valeur si basse que le complément chimique décrit ci-dessus ne peut pas, à lui seul, maintenir le volume du bain à la valeur nécessaire. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce 40 qu'on compense la perte désignée ci-dessus en second lieu en 70 15745 2040405 ajoutant à la place du sel de complètement le sel de préparation de bain. Etant donné aussi que, dans ce cas aussi les proportions en activateur dans le bain et dans le sel de préparation de bain sont précisément conformes, la teneur en ac-5 tivateur nécessaire n'est pas modifiée par la manipulation. Le mode opératoire à la base de l'invention est explicité au cours des exemples ci-après. Exemple 1 Lors de la cémentation de chaînes déterminées, il 10 est nécessaire, pour des raisons qui concernent les propriétés de solidité de ces chaînes, de maintenir une teneur en carbone superficielle de 0,5 %• La teneur en activateur nécessaire pour cela est aux environs de 20 % et doit être maintenue dans le bain de fonctionnement, pour obtenir des résultats reproduc-15 tibles, avec une tolérance de + 0,5 % en chlorure de baryum. En conséquence, le sel de préparation de bain se compose d'un mélange de 20 % de chlorure de baryum, 10 % de cyanure de sodium, le reste étant du carbonate de sodium. Pour compléter ce bain, on emploie un mélange de 20 sel à 20 % de chlorure de baryum et 80 % de cyanure de sodium. On f.ond.__ensemble les deux sels: au préalable, ' le mélange présentant l'analyse indiquée, et on l'introduit suivant le besoin pour l'ajuster à la valeur théorique en cyanure ou bien pour maintenir le niveau du bain comme on l'a 25 indiqué. La pratique a montré qu'un tel bain donne, même dans le cas de capacités considérables, de façon reproductible, une teneur superficielle en carbone de 0,5 - 0,05 de C. Exemple 2 30 Certaines pièces d'automobiles en acier de cémen tation allié chrome-nickel doivent présenter la cémentation sur une profondeur de 1,2 mm. Lors de l'emploi des bains habituels, il est nécessaire de refroidir les pièces après la cémentation et ensuite de les réchauffer une nouvelle fois à la température de trempe et de leur faire subir la trempe pour éviter, de cette manière, des teneurs trop élevées en austé-nite résiduelle. Suivant l'invention, on emploie un bain qui fonctionne avec les sels suivants- : ^0 - un sel de préparation de bain avec une teneur 70 15745 5 2040405 de 35 % en chlorure de baryum, 10 % en cyanure de sodium, le reste étant du carbonate de sodium ; - un sel de complément qui se compose de 35 % de chlorure de baryum et 65 % de cyanure de sodium. 5 Lors de la mise en oeuvre de ce procédé en opé rant suivant le mode opératoire décrit, il est possible de maintenir la teneur superficielle en carbone, de façon reproductible, à 0,8 i 0,05 % C. De ce fait, il n'est plus nécessaire de faire subir une trempe ultérieure aux pièces, comme d'habi-tude , ce qui permet un procédé très économique. A côté des avantages indiqués qui se répercutent tout particulièrement sur la qualité des objets, les procédés présentent encore un autre avantage, à savoir que, par suite du réglage très précis de la composition chimique du bain, 15 réglage qui est possible d'une manière très simple, la consommation de sel est réduite de façon considérable par rapport aux procédés de cémentation habituels. Exemple 3 Des pièces de commande pour des engrenages pour 20 automobiles, ayant subi une cémentation suivant le procédé de cémentation habituel, présentent des modifications de dimensions non tolérables oscillant en dehors des limites par ce que, par suite de la teneur superficielle en carbone non contrôlée, la quantité de carbone au bord,à différents endroits 25 de la pièce, peut être très différente. Par l'emploi du bain avec une teneur superficielle en carbone réglée, les teneurs en carbone sur la totalité de la surface de la pièce sont tout à fait régulières et, de ce fait, les modifications de dimensions sont plus faibles et 30 ainsi peuvent être calculées d'avance, de telle sorte que, dans l'usinage, on peut utiliser des contre-mesures pour obtenir des pièces de dimensions stables. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits, à partir desquels 35 on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 70 15745 Ê 2040405 REVENDICATIONS 1°) Procédé de cémentation par bain de sel avec des bains se composant de cyanure fondu, d'un activateur sous forme de chlorure alcalino-terreux, en particulier chlorure 5 de baryum et/ou de strontium, et d'un troisième sel, en particulier des carbonates, procédé caractérisé en ce qu'on donne au bain, au début de la mise en service, une teneur en cyanure et activateur réglée suivant la teneur en carbone superficielle désirée et, pour compléter le bain, on emploie un sel fondu 10 dont la. teneur en activateur est conforme à la teneur en activateur du bain. 2°) Procédé de cémentation par bain de sel conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise le rajustement nécessaire de la teneur en cyanure, après une 15 durée de marche déterminée du bain, à l'aide d'un sel fondu qui se compose seulement de cyanure et d'activateur. 3°) Procédé de cémentation par bain de sel suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour compléter le bain lors de l'abaissement du niveau du bain du fait 20 de pertes par entraînement par les pièces traitées, on emploie un sel qui comporte la teneur théorique en cyanure et en activateur, tandis que le reste est constitué par du carbonate de sodium.