Brevet FR2270972A1 — publié le 19751212

La présente invention due à la collaboration de Messieurs Christian de BEAULIEU et Roger SUDOUR concerne un procédé de chauffage d'ébauches métalliques préfrittées. Le forgeage des poudres métalliques est effectué après préfrittage à haute température des ébauches en poudre compactée et avec une atmosphère gazeuse dans le four protégeant de l'oxydation. Les fours utilisés sont de grandes dimensions pour permettre une montée en température des pièces par passage lent dans le four et leur séjour à cette température pendant une durée suffisante pour obtenir la cohésion des produits. L'atmosphère gazeuse est essentielle pour la protection des pièces contre l'oxydation ; en effet, les pièces comprimées chauffage à l'air libre peut entrainer une oxydation de la poudre jusqu'au coeur de la pièce rendant l'ébauche inutilisable ; pour l'éviter, on fait circuler dans le four un mélange de gaz réducteur à base d'hydrogène et d'oxyde de carbone (gaz endothermique) ou d'ammoniac craqué qui sont sujets aux risques d'incendie et d'explosion ; de plus, ces mélanges réducteurs réagissent avec le métal des ébauches et occasionnent des difficultés de tenue de la fourchette de teneur en carbone des produits finis. C'est pourqui l'invention se rapporte à un procédé de chauffage rapide par échauffement de chaque grain de poudre au moyen de courants induits / ce procédé est couramment utilisé pour chauffer localement des pièces métalliques massives, mais n1 est pas applicable aux ébauches de poudres compactées å froid, car chaque grain de poudre est isolé électriquement et thermiquement de son voisin par un film d'oxyde et l'ébauche compactée ne peut pas se comporter comme un métal massif. On sait que la fréquence du courant est en raison inverse du carré de la dimension moyenne des grains ; ceci conduit donc à des fréquences élevées mais limite l'échauffement à la peau de la pièce comme il est connu dans les procédés de traitement thermique par courants à haute fréquence. titre d'exemple, on applique à des lopins de poudre compactée sous forme d'un cylindre de 25 un chauffage par courant à la fréquence de 12 MHz (mégahertz) avec un générateur de 6 kw ; on constate alors que, contrairement à ce que l'on pouvait prévoir, toute la masse de métal est portée à température élevée après un court intervalle de temps, la différence de température entre le bord et le centre du cylindre étant d'une centaine de degrés seulement. Des essais ont été effectués avec trois poudres différentesdont deux poudres mélangées à deux teneurs en carbone etune poudre préalliée. Toutes ces poudres ont une granulométrie moyenne de 80 microns. Composition chimique des poudres de fer mélangée avec C Si Mn Cr Ni Mo Mélange 1 0,20 0,20 1,25 0,32 Mélange 2 0,29 0,20 1,25 0,32 Préalliée 3 0,36 0,05 0,55 0,22 0,46 0,33 Ces essais ont donné les résultats suivants (voir tableauxci-après, pages 4, 5, 6). Des températures élevées peuvent titre atteintes facilement, ce qui permet de hanter le frittage des grains de poudre et de diminuer la durée du chauffage t la cohésion de lopins ainsi frittés croit avec le temps de frittage, le graphite mélangé b la poudre diffusant rapidement à l'intérieur des grains de poudre on évalue cette cohésion par un contrôle de dureté. On a remarqué une autre conséquence imprévue de ce mode de chauffage ; dès que le courant est interrompu, la température s'égalise presque instantanément dans la masse de métal, ce qui permet de forger la pièce directement. Pour éviter toute altération de la pièce par réaction avec l'atmosphère gazeuse, on chauffe dans une enceinte dans laquelle circule un léger courant de gaz neutre ou peu réactif comme l'argon ou l'azote. Aux figures 1 et 2 on a représenté respectivement une vue en coupe élévation et en plan d'une installation expérimenpour le chauffage par induction d'uneébaucher Cette installation comprend une enceinte 1 fermée par un couvercle 2 muni d'un joint torique 3 d'étanchéité. Dans la base 4 de l'enceinte est fixé un socle par exemple en alumine 5 sur lequel est disposé un lopin de poudre compactée 6. Autour du lopin de poudre 6 et à une certaine dis tance de celui-ci est disposé un inducteur 7 composé d'une ou plusieurs spires de fil dont les extrémités 8, 8a sont reliées à une source de courant électrique à fréquence très-élevée. - Dans la base 4 de l'enceinte, il est prévu un conduit 9 qui débouche à l'intérieur du récipient I et qui est prolongé par une tubulure 10 susceptible d'être reliée à une source de gaz neutre ou peu réactif comme l'argon ou l'azote afin d'établir une circulation de ce gaz dans l'enceinte. Bien entendu diverses modifications peuvent entre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent a 'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif dans sortir du cadre ae l'invention. Poudre mélangée N 1 à 0,20 % de carbone Temps de Temps de Température Dureté montée en maintien Profondeur Choisie HB2,5/ Densité Micrographie température à tempé @@@@@@@@@ 31,250 seconde rature Po 7157 Porosités grossières 1000 env.35 0 env.30 Matrice ferritique avec 20/100 grains non attaquables. Grain 6-8 ASTM. 7158 1100 | 31 0 32,5 Porosités - Matrice 70/100 comme 7157 7159 Porosités comme 7157 1200 40 0 32 Ferrite - Présence de 70/100 quelques points de perlite. Grain 7-8 ASTM. 7160 - Plages à porosités 1300 72 0 34 plus fines - Un peu 160/100 de perlite. Grain 8-9 ASTM. 7161 Porosités fines à peu 1300 72 120 65 6,17 fines - 30 % perlite 350/100 lamellaire fine. Grain 12 ASTM. Poudre mélangée N0 2 à 0,29 % de carbone. Temps de Temps de Température Dureté montée en mainti@n @@@@ @@ choisie température à tempé- HB225/ Densité crographie d1oxydatioii C seconde rature 31,250 7162 Illi- @res nombreuses 1100 24 0 porosités peu fines 70/100 sible. à grossières Matrice ferritique. Grain 7-9 ASTM. 7163 Illi 1200 45 0 Porosités et matrice 70/100 sible. comme 7162 7164 Illi- Porosités fines à 1300 70 0 peu fines - Quel- 100/100 sible. ques points de perlite. Grain 8-10 ASTM. 7165 1300 70 120 47 6,26 Porosités et matrice 370/100 comme 7164 avec un peu plus de perlite. 7166 Porosités et matrice 1300 70 180 53 6,73 comme 7165 avec un 450/100 peu plus de perlite. Grain 9-11 ASTM. Poudre n 3 Préalliée au nickel Température Temps de Temps de Dureté m@@@ee en maintien Profondeur choisie HB2,5/ Densité Micrographie température à tempé- d'oxydation 31,250 seconde rature 7153 Très nombreuses porosités peu fines 1100 39 0 59 à grossières - 25/100 Ferrite équiaxe plus 40 Z de perlite. Grain 12 ASTM 7154 Porosités comme 7153 1200 79 0 65 Ferrite équiaxe et 50/100 perlite lamellaire. Grain 11-12 ASTM. 7155 Porosités comme 7153 1300 105 0 63 6,15 Struture granulitique 90/100 ilôts de ferrite libre Grain 8-9 ASTM. 7156 1300 105 109 64 | 6,08 Porosités et matrice120/100 comme 7155 REVENDICATIONS 1) Procédé de chauffage d'ébauches métalliques préfrittées destinées au forgeage, caractérisé en ce que le chauffage direct des ébauches dans leur masse est réalisé par un courant électrique induit à haute fréquence, les psires inductrices entourant directement--l'ébauche, en étant proqhes de celle-ci. 2) Procédé de chauffage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les ébauches sont chauffées de 11000 C à 13000 C. 3) Procédé de chauffage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence du courant électrique est de 12 MHz (mégahertz).