Brevet FR2463821A1 — publié le 19810227

L'invention concerne un procédé pour élever la résistance à la corrosion de pièces nitrurées en matériau ferreux, par traitement d'oxydation effectué de façon consécutive à la nitruration. Par nitruration de pièces en matériau ferreux, on élève également leur résistance à la corrosion, à l'exception des aciers inoxydables. Cet état de fait est connu depuis longtemps. L'effet obtenu est indépendant du type de procédé de nîtruration employé (nitruration par bain de sel, traitement rapide au gaz, poudre, plasma). Une exception est constituée ici par la nitruration dite classique au gaz dans l'ammoniac, dans laquelle la zone de liaison obtenue est géné- raledient éliminée. Dans l'application industrielle de la nitruration pour l'amélioration des propridés de résistance à l'usure et l'élévation de la durée de vie, telle qu'elle est pratiquée actuellement, on considère l'amélioration de la résistance à la corrosion comme un heureux effet secondaire. On ne connait cependant aucun cas o la nitruration soit employée exclusivement pour élever la résistance à la corrosion. Pour cette application on connaît des procédés plus efficaces, comme par exemple le chromage ou autres. Par le terme de bleuissage spécial, on désigne dans l'industrie une combinaison de nitruration et d'adoucissement à la vapeur. Ce procédé sert exclusivement à l'amélioration des propriétés de résistance à l'usure de la fonte blanche, et il est constitué par une combinaison d'une nitruration dite classique au gaz, avec un adoucissement à la vapeur à température relativement élevée. On sait également que ce traitement entraîne une résistance accrue à l'oxydation. Mais leJprocédé connu n'est applicable que dans une mesure très limitée, notamment pour le groupe de matériauxmentionné. L'invention a pour but de réaliser un procédé pour l'élévation de larésistance à la corrosion de pièces nitrurées en matériau ferreux, par un traitement d'oxy- dation en connexion avec le processus de nitruration, qui soit applicable à tous les matériaux ferreux. Ce procédé est résolu selon l'invention en ce que le traitement d'oxydation s'effectue dans un bain 4o de sel oxydant durant une période de 15 à 50 minutes. Cette 2o- période sera de préférence de 25 à 45 minutes. Or on a constaté avec surprise, que la résistance à la corrosion de pièces qui ont été nitrurées, puis oxydées par traitement dans un bain de sel oxydant, est nettement supérieure à celle des pièces qui n'ont été que nitrurées, et dépasse de loin celle des pièces chromées. Le brevet DE- 2-514 398 décrit un bain de sel pour le post-traitement et la trempe des pièces nitrurées au bain, qui permet de détruire les faibles proportions de cyanure et de cyanate entraînées du bain de nitruration. Pour cela, il est nécessaire de laisser les piè es nitrurées dans ce bain aussi longtemps que dure la réaction de décontamination. La durée de cette réaction e-st fonction de la température, et ele est comprise entre 5 minutes (température de 2000 C) et quelques secondes (4000 C). En général on ne laisse donc les pièces dans le bain pour la trempe et le post-traitement que durant la période nécessaire pour qu'elles prennent la température du bain, à savoir au maximum 10 minutes. Il s'est avéré, de façon inattendue, que les pièces ayant séjourné dans ce bain durant une période pro- longée, présentent une résistance à la corrosion nettement plus élevée. Les avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de l'exemple décrit ci-après: On effectue un essai au brouillard salin selon le procédé courant sur des éprouvettes en aciers C15 et 42 Cr Mo 4, qui ont été d'une part nitrurées au bain de sel et trempées selon le procédé habituel sans traitement, d'autre part nitrurées au bain de sel et soumises au post-traitement selon le procédé de l'invention. On a mesuré la durée en heures jusqu'à l'apparition des premières traces de rouille. Type de l'acier C15 42 CrMo 4 non traité *.................... 22 h..... 41 h nitruré au bain de sel, trempé dans l'eau ou l'huile 132 h.... 176 h nitruré au bain de sel, refroidi dans un bain de sel à base d'hydroxyde alcalin et de nitrate alcalin, durée du o. 236 h.... 300 h 4 traitement 35 minutes, température 3500 C 3. soumis au chromage dur........ 190-220 h...o. 190-220 h Des conclusions semblables ont pu être tirées d'autres tests de corrosion (test au eaux de condensation, test à l'eau de mer). La mise en oeuvre du traitement oxydatif selon l'invention s'effectue le plus simplement par la combinai- son des bains de sel de nitruration et d'oxydation, car dans ce cas les pièces peuvent 4tre simplement suspendues. Il est avantageux que les pièces demeurent entre 25 et 45 minutes dans le bain d'oxydation et soient ensuite refroidies dans l'eau à la température ambiante0 Pour le déroulement du traitement d'oxy- dation en connexion avec la nitruration, il est sans importance de quel type de procédé de nitruration on adopte. E'oxydation en bain de sel peut s'effectuer également en connexion avec une nitruration par poudre, une nitruration rapide au gaz, ou par incandescence. Toutefois, le type de procédé prend plus d'importance lorsqu'une suspension directe de la pièce à nitrurer n'est pas possible dans le bain oxydant. L'invention sera mieux comprise en regard des exemples décrits ci-après. EXEMPLE 1 - Une plaque incurvée d'environ 120 mm de long et 60 mm de large, en acier C 15, est nitrurée durant 45 minutes dans un bain de sel constitué par 37, 6 % de cyanate et 1,8 % de cyanure (le reste étant de l'alcali), à 5800 C. Elle est ensuite soumise à un post-traitement d'oxydation dans un bain de sel constitué par 37,4 % en poids d'hydroxyde de sodium, 5296 % en poids d'hydroxyde de potassium et 10 % en poids de nitrate de sodium, durant 25 minutes à 3500 c. EXEMPLE 2 - Des baguettes de 450 mm de long et 18 mm de diamètre, en acier 42 CrMo4, sont nitrurées durant 120 minutes à 5700 C, dans un mélange gazeux composé de 50 % dtammoniac et 50 % d'endogaz. Après le retrait de la pièce du four de nitruration, elle est traitée durant 40 minutes, à 4000 C dans un bain de sel de composition identique à l'exemple 1. Ensuite on la refroidit dans l'eau à 300 c 4.- EXEMPLE 3 Des outils en acier pour travail à froid sont soumis durant 240 minutes, sous azote et à 530 C, à une décharge sans flammeo Ils sont ensuite soumis à un post-traitement d'oxydation durant 30 minutes à 3300 C, dans un bain de sel de composition identique à l'exemple 1. Pour chaque exemple, des essais de corro- sion ont été effectués, tous ont montré une résistance à la corrosion nettement plus élevée qu'à l'état simplement nitré. Pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, les bains de sel composés d'un mélange d'hydroxydes alcalins, de préférence additionnés de 2 à 20 % d'un nitrate alcalin, se sont révélés efficaces. Le traitement d'oxydation s'effectue de préférence à des températures de 250 à 450 C0 2 456382 1 - REVENDICATIONS i D- Procédé pour élever la résistance à la corrosion de pièces nitrurées en matériau ferreux, par traitement d'oxydation consécutif au processus de nitruration, procédé caractérisé en ce que le traitement par oxydation est effectué dans un bain de sel oxydant durant une période de à 50 minutes. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement d'oxydation s'effectue durant 25 à 45 minutes. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement d'oxydation steffec- tue à une température comprise entre 2500 et 4500 CO 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on utilise des bains de sel omposés d'hydroxydes alcalins avec 2 à 20 % de nitrate alcalin.