FR2663953A1 - Procede et installation de cementation de pieces en alliage metallique a basse pression. - Google Patents
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Abstract
On utilise un mélange carburant constitué d'hydrogène et d'éthylène à raison de 2 à 60 % d'éthylène en volume et l'on chauffe le four entre 820degré et 1100degré C. L'installation comporte un four (50), dit à double vide, constitué d'une cuve (55) avec son dispositif intérieur de répartition des gaz cémentants, d'un espace annulaire (56) entourant la cuve, d'un couvercle traversé par des conduites de pompage et d'arrivée d'hydrogène (51) et d'éthylène (52) débouchant aux différents étages de la cuve en plusieurs endroits régulièrement répartis, des thermocouples (TC), un microordinateur (61). Application à des pièces d'automobiles.
Description
PROCEDE ET INSTALLATION DE CEMENTATION DE PIECES
EN ALLIAGE METALLIQUE A BASSE PRESSION.
Description
La présente invention se rapporte à un procédé de cémentation à basse pression appliqué à des pièces en alliage métallique et plus spécialement en acier ainsi qu'à une installation permettant la mise en oeuvre de ce procédé. La cémentation est une pratique courante en métallurgie quand il s'agit de durcir des pièces métalliques en surface sur une certaine profondeur à l'exclusion de leurs parties internes qui, elles, doivent conserver une certaine souplesse pour ne
pas se rompre malencontreusement.
Suivant une technique généralement courante dans la métallurgie, on effectue l'incorporation
du carbone par cémentation gazeuse.
Comme décrit en particulier dans le brevet FR 2 154 398 au nom de HAYES les articles à cémenter sont placés dans un four sous vide dans lequel on fait circuler des hydrocarbures gazeux essentiellement à base de méthane ou de propane et le traitement n'est envisagé qu'à des températures supérieures à environ 950 C On travaille à une pression inférieure à la pression atmosphérique, on assure ainsi l'absorption et la diffusion thermique du carbone à la superficie de l'article On peut noter que la mise en oeuvre de ce procédé implique la nécessité d'utiliser un effet de pulsation pour assurer la diffusion à la profondeur voulue du carbone dans
la pièce traitée.
Selon un autre procédé décrit dans le brevet BF 2 361 476 au nom de IPSEN, on utilise aussi un gaz carburant à base de méthane Ce gaz a l'inconvénient de se dissocier en produisant beaucoup de carbone qui se transforme en noir de fumée et entrave la cémentation en encrassant les pièces
traitées ainsi que le four.
D'autres constructeurs de four recourent encore à la décharge plasma sous vide pour tenter de pallier les difficultés inhérentes à l'emploi des hydrocarbures précités: c'est la cémentation ionique. Le but de la présente invention est d'éliminer de tels inconvénients grâce à la mise en oeuvre d'un procédé dans lequel on utilise un mélange carburant constitué d'hydrogène et d'éthylène, à raison de 2 à 60 % d'éthylène en volume et l'on chauffe le four entre environ 820 C et environ 1100 C suivant la nature des métaux constituant les pièces et suivant la teneur et la profondeur souhaitées
du carbone à la surface des pièces.
Le procédé conforme à l'invention est particulièrement bien adapté au traitement des pièces utilisées dans les industries de pointe et l'industrie automobile telles que les roulements, les engrenages, les glissières, les cames, les axes de piston, etc. Grâce à ce procédé, il est possible de cémenter tous les alliages traités par les procédés actuellement connus mais dans de meilleures conditions
à la fois de qualité et le plus souvent de vitesse.
Il est possible également de traiter certains alliages dont la surface naturellement très passive nécessitait jusqu'à présent un traitement préalable de dépassivation D'autres alliages qui ne pouvaient être traités même après dépassivation peuvent l'être
grâce aux procédés de l'invention.
De façon plus précise, le procédé conforme à l'invention comporte essentiellement les étapes suivantes: a) prévidage de la cuve du four jusqu'à une pression de 10-1 h Pa de façon à éliminer l'air, b) remplissage de la cuve par de l'azote purifié à la pression atmosphérique, c) enfournement de la cuve contenant les pièces métalliques, d) mise sous vide de la cuve à 10-2 h Pa, e) chauffage jusqu'à la température d'austénitisation et maintien à cette température pour l'homogénéisation des pièces, f) introduction d'hydrogène jusqu'à 500 h Pa, g) enrichissement en carbone par introduction du gaz carburant à base d'éthylène à une pression de 10 à 100 h Pa suivant les cas, h) diffusion sous vide à 10-1 h Pa,
i) introduction d'azote pour défournement.
La mise en oeuvre de ce procédé implique l'utilisation d'un dispositif particulier dont les caractéristiques sont données dans la suite du présent
exposé.
Ce dispositif, décrit dans le cas d'un four à double vide, est applicable également en four
à paroi froide.
D'autres avantages et caractéristiques
de l'invention ressortiront encore de la description
qui suit de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs de cémentation de différents alliages donnés en référence aux dessins annexés dans lesquels: les figures la, lb et lc se rapportent à l'exemple 1 relatif à la cémentation sur une profondeur classique de 1,80 mm de pièces en acier
16 NCD 13.
Les figures 2 a, 2 b, 2 c et 2 d se rapportent à l'exemple 2 relatif à la cémentation de pièces à géométrie difficile comportant des alésages borgnes
ou ouverts en acier 14 NC 12.
La figure 2 c, se rapportant à l'exemple 2 est un schéma représentatif de la disposition des
pièces en cours de traitement.
Les figures 3 a, 3 b et 3 c se rapportent à l'exemple 3 relatif à la cémentation sur une profondeur très faible de 0,25 mm de pièces en acier
16 NCD 13.
Les figures à l'exemple 4 relatif
en acier Z 15 CN 17 03.
Les figures à l'exemple 5 relatif
en acier Z 20 WC 10.
Les figures à l'exemple 6 relatif
en acier Z 38 CDV 5.
Les figures l'exemple 7 relatif à superalliage base Co: K La figure cémentation comportant du gaz carburant dans la La figure 4 a, 4 b et 4 c se à la cémentation a, 5 b et 5 c se à la cémentation rapportent de pièces rapportent de pièces 6 a, 6 b et 6 c se rapportent à la cémentation de pièces 7 a et 7 b se rapportent à la cémentation de pièces en
C 20 WN.
8 représente la cuve de le dispositif de circulation cuve. 9 représente un four de
cémentation à double vide (paroi chaude).
Pour faciliter la lecture des 7 exemples
donnés ci-après, on donne ici quelques précisions.
Compositions des alliages métalliques soumis à la cémentation Pourcent en poids Nome AFNOR C Ni Cr Mo W V Co Acier 16 NCD 13 0,16 3,2 1 0,25 Acier 14 NC 12 0,14 3 0, 75 Acier Z 15 CN 17 03 0,15 3 17 Acier Z 20 WC 10 0,20 3 10 Acier Z 38 CDV 5 0,38 5 1,3 0,4 Alliage KC 20 WN 0,10 10 20 15 Complément Utilisation des alliages métalliques cémentés Acier 16 NCD 13 Engrenages, moyeux, arbres, Bagues de roulement Pièces de sécurité aéronautiques en général Acier 14 NC 12 Engrenages, moyeux, arbres, Acier Z 15 CN 17 03 Bagues de roulement inoxydable Pièces à piste de roulement inoxydable intégrée (aéronautique) Acier Z 20 WC 10 Pistes de roulement rapportées pour utilisation à chaud (aéronautique) Acier Z 38 CDV 5 Pièces d'outillage en général Ex: Matrices, poinçons, moules Super alliage base Cobalt KC 20 WN Pièces de turbo machines en général Compositions de réactifs utilisés pour les attaques micrographiques Nital: Acide nitrique d = 1,38: 2 % Alcool éthylique
SP 5341 GL
Italien: Acide chlorhydrique 80 ml Acide acétique 48 ml Acide picrique cristallisé 12 g Alcool éthylique 800 ml Bichromate: Acide sulfurique 10 ml Bichromate de potassium 10 g Eau déminéralisée 1000 ml I EXEMPLE N 1: PROFONDEUR 1,80 mm (ACIER 16 NCD 13) y
CON)ITIONS FXPERIMENIALES
CFMF 1 NTATION à 980 (:
(Phases 1 à 5 ordre chrono)
TRAITEMENT D'FMPLOI
1) Austénititation ( 980 C) Vide maximal Dur 6 e du maintien 2) Cassage Vide à I' Hydrogno ( 98 C) Pression absolue Sans maintien 3) Enrichisement en carbone ( 980 C) : 102 h Pa Pression absolue : Oh 30 Durée du maintien :500 h Pa Gaz carburant éthylèe % éthylène résiduel dans gaz évacué 4) Diffusion ( 980 C) Pression absolue Durée du maintien :35 h Pa :2 h OO : 1301 h (à Pur) :7 Ausuténitisadtion à 825 C sous vide Trempe à I'huile Revenu à 140 C :S 101 ' h Pa 3 h 30 ) Cassage du Vide à r Azote à Pan t O (D un O 1 -'j
EXEMPLE N 2: ALESAGES BORGNES ET OUVERTS
ACIER 14 NC 12
w, I CO Np ITIONS EXPERIMENTALES
CEMENTATION à 80 C
TRAITEMEF, D'FMPIOI
( Phases 1 à 5 ordre chrono) 1) Auténitision ( 880 'C) Vide maximal Durée du maintien 2) Cassage Vide à r Hydrogène ( 880 'C) Pression absolue Sansuu maintien 3) Enrichisseanment encarbone ( 880 e C) : 10 '2 h Pa Pression absolue : Oh 30 Durée du maintien Gaz carburant éthylène : 500 h Pa % éthylène résiduel dans gaz évacu 6 4) Diffusion ( 880 C) Pression absolue Durée du maintien :30 h Pa :1 h 25 : 145 I/h (à Pat) :20 Austénitisation i 825 C sous vide Trempe à l'huile Revenu à 140 C : S 10 I h Pa : Oh 20 K) M cn ) Cassage du Vide à r Azote à Patn oo EXEMPLE N 3: PROFONDEUR 0,25 mm (ACIER 16 NCD 13) I
CONDITIONS EXURIMENTATLES
CEMENTATION à 82 Q C
(Phases 1 A 5 ordre chrono)
TRAITEMENT D'EMPLOI
1) Austténitisation ( 820 'C) Vide maximal Durse du maintien 2) Cmsae Vide à r Hydrogne ( 820 'C) Pression absolue Sans maintien 3) Enrichissement en carbone ( 820 'C) : 10 '2 h Pa Pression absolue : O h 30 Durée du maintien Gaz carburant éthylène : 500 h Pa % éthylène résiduel dans gaz évacué 4) Diffusion (sans) :25 h Pa : lh OO : 501 /h (i Psun) :30 Austénitisation à 820 C sous vide Tmnpe Ii'huile Revenu i 140 C ) Cassage du Vide à r Azote & PM (D On I o é1 l MW
EXEMPLE N 4: ACIER Z 15 CN 17 03
CONDITIONS EXPERIMENTALES
CFMENTATION à 980
(Phases I à S ordre chrono) 1) Auni ition ( 1020 C) Vide S l: Dur du maintieon: Refrodisemem dans le fourjusqul' TR ATFME Ni' D'FMPT OI S) Ca ago Vide à ri Hydmrogène ( 980 C) 10.12 I Pa oeho 980 wc 2) Casmage Vide à r Hydrogmne ( 980 C) Pression absolue:500 h Pa Sans maindon Pression absolue Sans maintien : 500 h Pa 6) Enrichissanement en carbone ( 980 'C) Pression absolue:35 h Pa Duré du maintien:6 h 45 Gazcarburant éthylène: 135 h( à Pam) * Ethylène rsiduel: 8 dans gaz évacué Ausmtisaion à 1020 C sous vide Tm Iempeà rhiuilo Passage au froid -75 C Revenu à 250 C 3) Enridlssement en carbone ( 98 C) Pression absolue:35 h Pa Dure du maintien: (h 45 Gazcaburant éthylène: 135 Vh (à Pmn) * Eshylm résidud: 8 dans gaz vacué 4) Diffusion ( 980 'C) Pression absolue Dur& du maintien 7) Diffusion ( 980 'C) Pression absolue Durée du maindtien : I 10 g' h Pa : h 45 8) Camgo Vide à r A^ot à Pam : < 10 ' h Pa :Oh 10 O K O (yl l
I EXEMPLE N 5: ACIER Z 20 WC 10
1 1 llI
CONDITIONS EXPERIMENTALES
CFEMENTATION h 940 C ( Phases 1 à 1) Auénidisatioo ( 1010 C) Vide maximal Dure du maintien Refroidismen da l fourj Usq'& : o 102 h Pa
: O 30
:940 'C
2) Cassage Vide à r Hyd)gène ( 940 'C) Pression absolue: 500 h Pa Sans maintien T Rl TEMENT D'EMPLOI S ordre chrono) ) Cusge Vide à r Hydogène ( 940 'C) Pression absolue Sans maintien :500 h Pa 6) Enrichismsentm en carbonem ( 940 'C) Pression absolue: 30 h Pa Duréedumaintien: lhl 5 Gaz carburmu aihylène: 140 I/h ( à Pu") % Edhylène r 6 siduel:10 dans gaz évacu 6 Ausnitisatidon I 10 OC sous vide Trenpe au gaz nuue Pasage su foid -75 C ler Revenu à 560 'C 2 ème Revenu à 560 'C 3) Endichiusan en cadone ( 940 C) Pression absolue: 30 h Pa Durée du maintien: h 45 Gazca bumthylmne: 140 I/h ( à Pn) % Ethyl Me rdsiduel:10 dans gaz vacué 6 4) Diffusion ( 940 'C) Pression absolue Dure du maintien :; 10 ' h Pa : Ohl O 7) Diffusion (sans) 8) Cassage Vide à r Azote à Pare t'O D On i
I EXEMPLE N 6: ACIER Z 38 CDV 5
úQNPITIONS EPRIMENl 4 LL^
TRAITEMENT D'EMPLOI
CEMENTATION à 960 C
( Phases I à 8 ordre chrono) 1) Austénitisation ( 980 C) Vide maximal Durée du maintien Refroidissement dans le four jusqu'à ) Cassage Vide i I'Hydrogène ( 960 C) l o 2 h Pa : O h 30
960 C
2) Cassage Vide à I'Hydrogène ( 960 C) Pression absolue: 500 h Pa Sans maintien Pression absolue Sans maintien : 500 h Pa 6) Endichissement en cabone ( 960 C) Pression absolue:30 h Pa Durée du maintien: Ih 00 Gaz carbe;ant éthylène:135 I/h ( à Pamn) % Ethylène résiduel: 9 dans gaz évacué Austénitisation à 990 C sous vide Trempe r AIR Passage au froid -75 C Revenu à 200 C 3) Enrichissement en carbone ( 960 C) Pression absolue: 30 h Pa Durée du maintien: O h 30 Gaz carburant éthylène: 135 h ( à Pan) % Ethylène résiduel: 9 dans gaz évacué 4) Diffusion ( 960 C) Pression absolue Durée du maintien 7) Diffusion ( 960 C) Pression absolue Durée du maintien : SO-1 h Pa :.2 h 00 8) Cassage Vide à I'Azote à Penn : 5101 h Pa 0 hlo k) (OD un w' EXEMPLE N 07: SUPERALLIAGE base Co: KC 20 WN
III -$)' W
CONDITIONS EXPERIMENTALES
CEMENTATION à 11000 C
( Phases I à 5 ordre chrono) 1) Austénitisation ( 1100 C) Vide maximal Durée du maintien : 10-2 h Pa : O h 30 3) Enrichissement en carbone ( 1100 C) Pression absolue:40 h Pa Durée du maintien:4 h 00 2) Cassage Vide à I'Hydrogène ( 1100 C) Pression absolue Sans maintien : 500 h Pa Gaz carburant éthylène % éthylène résiduel dans gaz évacué 4) Diffusion ( I 100 C) Pression absoluc Durée du maintien I/h (à Patrn) :3 :S 11 tlh Pa :2 h 00 S) Cassage du Vide à I'Azote à Pam w D n ul Sur la figure la est représenté le profil carbone d'une pièce cémentée selon l'exemple 1, on peut ainsi observer le pourcentage de carbone incorporé en fonction de la profondeur P. Sur la figure lb est représentée la microdureté HV 0,5 kg en fonction de la profondeur
pour des pièces traitées selon l'exemple 1.
Sur la figure lc est représentée une coupe d'une pièce cylindrique 10 cémentée en surface selon l'exemple 1 après attaque au nital 2 % et grossissement respectif de 2 et 500 fois faisant apparaître la grande régularité sur le cliché macrographique et l'homogénéité de structure sur le cliché micrographique. Les exemples 2 à 7 sont illustrés par des figures établies de façon identique aux figures de
l'exemple 1.
La figure 2 c représente la disposition en vue éclatée sur trois étages dans la cuve du four d'alésages borgnes 11 et d'alésages ouverts 12 Des résultats remarquables ont été obtenus en utilisant des tubes de 85 mm de longueur, de diamètre extérieur
14 mm et de diamètre d'alésage de 8 mm.
La figure 2 a représente la bande de dispersion des profils carbone obtenus sur l'ensemble
des pièces figurées en 2 c.
La figure 2 b représente la bande de dispersion des profils de microdureté obtenus sur
l'ensemble des pièces figurées en 2 c.
Sur la figure 2 d est représentée une coupe d'une pièce tubulaire 20 cémentée en surface, en périphérie et dans l'alésage, selon l'exemple 2 après attaque au nital 2 % et grossissement respectif de 2 et 500 fois montrant la grande régularité et
l'homogénéité de la couche cémentée.
L'ensemble représenté sur la figure 8 comprend la cuve 3 et le dispositif intérieur, ainsi que le couvercle 5 Des conduits d'arrivée de gaz 7, 8, 9 traversent le couvercle et débouchent respectivement au premier I, deuxième II et troisième III étages de la cuve en au moins trois sorties par étage régulièrement réparties telles
que 21, 22 et 23 pour l'étage II en particulier.
Des thermocouples TC installés à chaque étage sont branchés en permanence sur un microordinateur non représenté qui assure le bon déroulement de l'ensemble des opérations de l'installation. Chaque étage comporte un plateau perforé sur lequel reposent les articles à cémenter A leur entrée, les gaz circulent au travers de la charge en direction des deux échappements, l'un principal en sommet de cuve, l'autre dérivé en bas de cuve suivant le trajet indiqué par les flèches pour être finalement aspirés au sommet du couvercle par une grosse conduite 26 reliée à une pompe de circulation 28 Une courbe de débit relatif en pourcentage du
gaz cémentant est représentée à la droite du four.
L'installation représentée sur la figure 9 comporte un four 50 dit à double vide en ce sens que l'on établit le vide à la fois dans la cuve 55
et dans l'espace annulaire 56 entourant la cuve.
Les gaz cémentants arrivent par les conduites 51 pour l'hydrogène et 52 pour l'éthylène et sont dirigés vers plusieurs étages o ils sont régulièrement répartis La circulation des gaz s'effectue dans la cuve comme décrit sur la figure 8 Les gaz sont ensuite dirigés vers le groupe de pompage 62 par une conduite 59 avec une dérivation de prélèvement vers un analyseur de gaz 60 en liaison avec un microordinateur Deux autres conduites, 53 pour l'azote, 54 et 57 pour l'air débouchent respectivement au sommet de la cuve 55 et de l'espace 56 Les différentes données telles que températures, pression, débits et composition des gaz sont rassemblées par
un acquisiteur relié à un microordinateur 61.
En complément des indications données dans les différents exemples, i L convient d'apporter les précisions suivantes: Avant le démarrage des traitements, on procède à l'élimination de l'air de la cuve, il s'agit d'un prévidage qui est effectué à une pression de -1 h Pa et l'on remplit la cuve d'azote purifié
à la pression atmosphérique.
L'enfournement de la cuve contenant les pièces à traiter a alors lieu et la première phase d'austénitisation est effectuée en chauffant à des températures différentes suivant les cas, et à un
vide maximal de 10-2 h Pa.
On casse le vide en introduisant de l'hydrogène jusqu'à L'obtention d'une pression de 500 h Pa On procède à l'enrichissement en carbone par introduction d'éthylène à une pression généralement voisine de 30 h Pa puis à une diffusion à une pression absolue inférieure ou égale à 10-1 h Pa On casse alors le vide à l'azote à la pression atmosphérique puis on procède à un traitement d'emploi qui permet d'obtenir les caractéristiques finales souhaitées pour les pièces cémentèes Dans le cas des exemples 4, 5 et 6, après la diffusion on casse le vide à l'hydrogène et l'on effectue un second enrichissement en carbone suivi d'une diffusion qui précède le cassage
à vide à l'azote à La pression atmosphérique.
La mise en oeuvre du procédé est effectuée sous La surveillance d'un microordinateur auquel sont fournis tous les paramètres techniques programmés tels que nuances des aciers, températures des différents endroits du four, pression dans l'enceinte, durées des séquences d'enrichissement et de diffusion, débit général des gaz à chaque étage, composition des gaz et ajustement en fonction de l'analyse des
gaz de sortie.
Claims (13)
1 Procédé de cémentation sous basse pression de pièces en alliage métallique spécialement en acier dans lequel on traite dans un four les pièces en acier en les soumettant à l'action d'un mélange carburant à base d'hydrocarbures gazeux, caractérisé en ce que l'on utilise un mélange carburant constitué d'hydrogène et d'éthylène à raison de 2 à 60 % d'éthylène en volume et que l'on chauffe le four entre environ 820 C et environ 1100 C suivant la nature des métaux constituant les pièces et la
profondeur souhaitée d'incorporation du carbone.
2 Procédé de cémentation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) prévidage de la cuve du four jusqu'à une pression de 10-1 h Pa de façon à éliminer l'air, b) remplissage de la cuve par de l'azote purifié à la pression atmosphérique, c) enfournement de la cuve contenant les pièces métalliques, d) mise sous vide de la cuve à 10-2 h Pa, e) chauffage jusqu'à la température d'austénitisation et maintien à cette température pour l'homogénéisation des pièces, f) introduction d'hydrogène jusqu'à 500 h Pa, g) enrichissement en carbone par introduction du gaz carburant à base d'éthylène à une pression de 10 à 100 h Pa suivant les cas, h) diffusion sous vide à 10-1 h Pa,
i) introduction d'azote pour défournement.
3 Procédé de cémentation selon la revendication 2, dans lequel les pièces métalliques sont en acier 16 NCD 13, caractérisé en ce qu'il comporte les cinq étapes suivantes: 1) austénitisation sous vide pendant une demi-heure
à 980 C,
2) cassage du vide à 980 C à l'hydrogène jusqu'à atteindre une pression de 500 h Pa, 3) enrichissement en carbone à 980 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant 2 heures à une pression de 35 h Pa, 4) diffusion à 980 C pendant 3 heures 30 mn à une pression inférieure ou égale à 10-1 h Pa, 5) cassage du vide à l'azote à la pression atmosphérique suivi d'un traitement d'emploi à 825 C et la cémentation est effectuée sur une profondeur de 1,80 mm en obtenant le pourcentage de carbone visé en fonction
de la profondeur.
4 Procédé de cémentation selon la revendication 2, dans lequel les pièces métalliques sont en acier 14 NC 12, caractérisé en ce qu'il comporte les cinq étapes suivantes: 1) austénitisation sous vide pendant une demi-heure
à 880 C,
2) cassage du vide à 880 C à l'hydrogène jusqu'à l'obtention d'une pression de 500 h Pa, 3) enrichissement en carbone à 880 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant I heure et 25 mn à une pression de 30 h Pa, 4) diffusion à 880 C pendant O heure et 20 mn à une pression inférieure ou égale à 10-1 h Pa, ) cassage du vide à l'azote à la pression atmosphérique suivi d'un traitement d'emploi à 825 C et la cémentation est effectuée sur une profondeur de 0,55 mm en obtenant le pourcentage de carbone visé en fonction
de la profondeur.
5 Procédé de cémentation selon La revendication 2, dans lequel les pièces métalliques sont en acier 16 NCD 13, caractérisé en ce qu'il comporte les cinq étapes suivantes: 1) austénitisation sous vide pendant 30 minutes à
820 C,
2) cassage du vide à 820 C à l'hydrogène jusqu'à l'obtention d'une pression de 500 h Pa, 3) enrichissement en carbone à 820 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant 1 heure à une pression de 25 h Pa, 4) diffusion (sans), ) cassage du vide à l'azote à la pression atmosphérique suivi d'un traitement d'emploi à 820 C et la cémentation est effectuée sur une profondeur de 0,25 mm en obtenant le pourcentage de carbone visé en fonction
de la profondeur.
6 Procédé de cémentation selon la revendication 2, dans lequel les pièces métalliques sont en superalliage base Co: KC 20 WN, caractérisé en ce qu'il comporte les cinq étapes suivantes: 1) austénitisation sous vide pendant 30 minutes à
1100 C,
2) cassage du vide à l'hydrogène à 1100 C jusqu'à l'obtention d'une pression de 500 h Pa, 3) enrichissement en carbone à 1100 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant 4 heures à une pression de 40 h Pa, 4) diffusion à 1100 C pendant 2 heures à une pression inférieure ou égale à 10-1 h Pa, ) cassage du vide à l'azote à la pression atmosphérique, la cémentation est effectuée sur une profondeur totale
de 0,8 mm.
7 Procédé de cémentation se Lon La revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) prévidage de la cuve du four jusqu'à une pression de 10-1 h Pa de façon à éliminer l'air, b) remplissage de la cuve par de l'azote purifié à la pression atmosphérique, c) enfournement de la cuve contenant les pièces métalliques, d) mise sous vide de la cuve à 10-2 h Pa, e) chauffage jusqu'à la température d'austénitisation et maintien à cette température pour l'homogénéisation des pièces, f) introduction d'hydrogène jusqu'à 500 h Pa, g) enrichissement en carbone par introduction du gaz carburant à base d'éthylène à une pression de 10 à 100 h Pa suivant les cas, h) diffusion sous vide à 10-1 h Pa, i) cassage du vide à l'hydrogène, j) enrichissement en carbone par introduction d'un gaz carburant à base d'éthylène à une pression de 10 à 100 h Pa, k) diffusion, l) cassage du vide à l'azote à la pression atmosphérique. 8) Procédé de cémentation selon la revendication 2, dans lequel les pièces métalliques sont en acier Z 15 CN 17 03, caractérisé en ce qu'i L comporte Les huit étapes suivantes: 1) austénitisation sous vide pendant 30 minutes à 1020 C et refroidissement dans le four jusqu'à 980 C, 2) cassage du vide à 980 C jusqu'à l'obtention d'une pression de 500 h Pa, 3) enrichissement en carbone à 980 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant 45 minutés à une pression de 35 h Pa, 4) diffusion à 980 C pendant 10 minutes à une pression inférieure ou égale à 10-1 h Pa, ) cassage du vide à l'hydrogène à 980 C à la pression de 500 h Pa, 6) enrichissement en carbone à 980 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant 6 heures et 45 minutes à une pression de 35 h Pa, 7) diffusion à 980 C pendant 4 heures et 45 minutes à une pression inférieure ou égale à 10-1 h Pa 8) cassage du vide à l'azote à la pression atmosphérique suivi d'un traitement d'emploi à 1020 C et la cémentation est effectuée sur une profondeur de 1 mm en obtenant le pourcentage
de carbone visé en fonction de la profondeur.
9 Procédé de cémentation selon la revendication 2, dans lequel les pièces métalliques sont en acier Z 20 WC 10, caractérisé en ce qu'il comporte les huit étapes suivantes: 1) austénitisation sous vide pendant 30 minutes à 1010 C et refroidissement dans le four jusqu'à
940 C,
2) cassage du vide à l'hydrogène à 940 C jusqu'à l'obtention d'une pression de 500 h Pa, 3) enrichissement en carbone à 940 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant 45 mn à une pression de 30 h Pa, 4) diffusion à 940 C pendant 10 mn à une pression inférieure ou égale à 10-1 h Pa, 5) cassage du vide à l'hydrogène à 940 C jusqu'à l'obtention d'une pression de 500 h Pa, 6) enrichissement en carbone à 940 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant 1 heure et 15 minutes, 7) diffusion (sans), 8) cassage du vide à l'azote à la pression atmosphérique suivi d'un traitement d'emploi à 1100 C et la cémentation est effectuée sur une profondeur de 1 mm en obtenant le pourcentage de carbone visé en fonction
de la profondeur.
Procédé de cémentation selon la revendication 2, dans lequel les pièces métalliques sont en acier Z 38 CDV 5, caractérisé en ce qu'il comporte les huit étapes suivantes: 1) austènitisation sous vide pendant 30 minutes à 1010 C et refroidissement dans le four jusqu'à
960 C,
2) cassage du vide à l'hydrogène à 960 C jusqu'à l'obtention d'une pression de 500 h Pa, 3) enrichissement en carbone à 960 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant 30 mn à une pression de 30 h Pa, 4) diffusion à 960 C pendant 10 mn à une pression inférieure ou égale à 10-1 h Pa, ) cassage du vide à l'hydrogène à 960 C jusqu'à l'obtention d'une pression de 500 h Pa, 6) enrichissement en carbone à 960 C par action d'un gaz carburant à base d'éthylène pendant 1 heure, 7) diffusion à 960 C à une pression inférieure ou égale à 10-1 h Pa, 8) cassage du vide à l'azote à la pression atmosphérique suivi d'un traitement d'emploi à 990 C et la cémentation est effectuée sur une profondeur de 1 mm en obtenant le pourcentage de carbone visé en fonction
de la profondeur.
11 Installation pour la cémentation d'alliage métallique, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement: un four ( 50), dit à double vide, constitué d'une cuve ( 55) avec son dispositif intérieur de répartition des gaz cémentants, d'un espace annulaire ( 56) entourant la cuve, d'un couvercle traversé par des conduites de pompage et d'arrivée d'hydrogène ( 51) et d'éthylène ( 52) débouchant aux différents étages de la cuve en plusieurs endroits régulièrement répartis, des thermocouples (TC) et autres sondes renseignant sur la pression le débit et la composition des gaz en différents endroits du four en liaison avec un acquisiteur de données, lui-même relié à un microordinateur ( 61), plusieurs étages de réception des pièces à cémenter avec des plateaux perforés pour permettre une libre
circulation des gaz.
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