Brevet FR2463812A1 — publié le 19810227

L'invention concerne un procédé de durcissement par refusion de la surface de pièces de fonte, notamment d'arbres à cames, consistant à fondre la surface de la pièce par bandes similaires à des cordons de soudure au moyen d'un rayon énergétique dirigé sur la surface, de préférence d'un arc électrique, puis à refroidir les bandes de fusion en dissipant la chaleur de fusion dans des couches plus profondes de la matière de la pièce de façon que dans la matière fondue à nouveau solidifiée, il se forme une structure lédeburitique. Le procédé connu ( voir par exemple DE-OS 2 344 270) se distingue, lorsqu'on utilise une énergie de fusion appropriée, par exemple lorsqu'on utilise un arc électrique en même temps qu'un gaz inerte, par une possibilité de fabrication économique de pièces durcies. Etant donné que le durcissement ne dépend pas d'un procédé de coulée correspondant des pièces de fonte, il est possible de durcir les pièces par un procédé permettant l'automatisation, de sorte qu'il est plus facile de commander la constitution correspondante de la structure. Toutefois, un inconvénient du procédé connu est que les pièces ont facilement tendance à la fissuration en leurs parties non fondues et en leurs parties fondues. C'est pourquoi l'invention a pOur but de perfectionner le procédé de façon que des pièces à surface durcie par ce procédé ne forment plus de fissures gênantes. Selon l'invention, on y parvient grâce au fait que l'on refroidit la pièce de façon retardée avec apport de chaleur, par exemple dans un four, de façon telle que la couche totalement ou partiellement austénitique située sous la couche solidifiée avec une structure lédeburitique se refroidisse si lentement qu'il ne se produise pas de transformation en structure martensitique. Grâce à ce procédé, dans lequel on ramène la vitesse de refroidissement de la pièce en dessous de la vitesse critique, on évite qu'en dessous de la couche de refusion qui se solidifie sous forme lédeburitique il ne se constitue une structure martensitique de durcissement qui, par suite de l'accroissement de volume, applique des contraintes de traction à la croûte extérieure et contribue ainsi à la fissuration. Donc, si l'on refroidit la pièce à une vitesse subcritique, on évite la formation de martensite. Etant donné que la vitesse critique de refroidissement est très faible puisque les pièces de fonderie ont généralement une haute teneur en carbone, on fournit une ou plusieurs fois å la pièce pendant le processus de refroidissement, afin de diminuer la vitesse de durcissement, une quantité de chaleur inférieure a celle que la pièce cède au milieu ambiant lors du refroidissement naturel. De préférence, pour la pratique du procédé, on utilise des pièces en matière non alliée; en effet, les constituants d'alliage tels que le chrome sont de nature à diminuer la vitesse critique de refroidissement et donc à augmenter le risque de fissuration. On commence par pratiquer le procédé selon l'invention de façon usuelle - voir figure I annexée - en fondant dans une région 4 la surface de la pièce 1 au moyen d'un arc électrique 2, dans un rideau de gaz inerte engendré au moyen d'une buse 3. L'arc électrique 2 est guidé sur la surface de la pièce 1. La fusion peut s'effectuer par exemple à l'aide d'un dispositif selon le DE-OS 2 703 469, avec un arc électrique 2 déplacé sur la surface de la pièce 1. Immédiatement après la fusion de la surface de la pièce I dans la région 4, qui s'étend sur la surface de la pièce sous la forme d'une bande de fusion, on fournit à la pièce 1, en un poste de réchauffement, par exemple dans un four, une certaine quantité de chaleur auxiliaire pour diminuer la vitesse de refroidissement. On peut répéter ce processus. il peut déåà intervenir lors de la refusion de la surface de la pièce. Sur la figure 2, on a désigné par 5 un poste de préchauffage où l'on préchauffage les pièces 1. Ensuite, pour refondre leur surface - comme le montre la figure 1 - on les conduit à un poste de refusion 6. Après la refusion, on les amène à un four 7 où elles refroidissent. Dans les cas où l'on soumet la pièce, avant la refusion, à un processus de préchauffage visant à élever sa température, par exemple en un poste de préchauffage agissant par conduction, on effectue ce préchauffage, selon l'invention, Jusqu'à une température maximale choisie-de façon telle que la température moyenne de la pièce une fois la refusion accomplie reste tout Juste inférieure au point de transformation A1 de sorte que d'une part on évite une formation partielle de martensite grâce à la compensa- tion à peu près adiabatique après la refusion et que d'autre part, par ce choix de la température de préchauffage, on diminue le plus possible la limite élastique de la structure initiale, ce qui fait que dans la couche extérieure solidifiée sous forme lédeburitique, les contraintes de retrait qui peuvent se constituer sont d'autant plus faibles. L'apport de chaleur pendant le refroidissement des pièces refondues peut se faire au four, en des postes de réchauffement ou sur les lieux de refus ion. REVENDICATIONS 1. Procédé de durcissement par refusion de la surface de pièces de fonte, notamment d'arbres à cames, consistant à fondre la surface de la pièce par bandes similaires à des cordons de soudure au moyen d'un rayon énergétique dirigé sur la surface, de préférence d'un arc électrique, puis à refroidir les bandes de fusion en dissipant la chaleur de fusion dans des couches plus profondes de la matière de la pièce de façon que dans la matière fondue à nouveau solidifiée, il se forme une structure lédeburitique, procédé caractérisé par le fait que l'on refroidit la pièce de façon retardée-avec apport de chaleur, par exemple dans un four, de façon telle que la couche totalement ou partiellement austénitique située sous la couche solidifiée avec une structure lédeburitique se refroidisse si lentement qu'il ne se produise pas de transformation en structure martensitique. 2. Procédé selon la revendication 1, -dans lequel on soumet la pièce à un processus de préchauffage avant de fournir l'énergie de refusion, procédé caractérisé par le fait que l'on effectue le préchauffage de façon telle que la température moyenne de la pièce, en dessous des bandes de fusion, une fois la refusion accomplie, reste tout Juste inférieure au point de transformation inférieur A1.