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Procédé pour la fabrication d'articles durcis,
Dans la fabrication d'articles durcis par nitrura- tion, il est fréquemment désirable de communiquer également au noyau des articles tans grande dureté,, en particulier lorsqu'il s'agit d'articles qui, tels que par exemple des matrices, roues dentées, accouplements à griffes, des paliers à billes et à rouleaux, sont exposés à des efforts de com- pression ou à des chocs élevés et dans lesquels, par suite de 1' effort élevé de compression, il est à craindre que la couche superficielle durcie pas nitruration soit enfoncée dans la matière plus tendre du noyauo ll a déjà été proposé d'employer, pour lafabrication d'articles de ce genre, des alliages d'acier susceptibles d'être nitrurés, qui résistent au recuit,
c'est-à-dire qui, à l'état où ils sont soumis à la nitruration, sont durs et quin même par un chauffage équivalant à un traitement de recuit, à la température de nitruration ( environ 50020)ne perdent pas leur dureté pri-
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mitive. L'emploit d'alliages de ce genre entraîne toutefois l'inconvénient que l'usinage final des articles, qui doit être effectué à froid avant la nitruration, est difficile à cause de la grande dureté de la matière.
La présente invention a pour but de fabriquer des articles, durcis par nitruration, avec une grande dureté de noyau et dont l'usinage final peut être effectué sans difficulté, avant la nitruration, alors qu'ils ne sont pas durcis.
Le procédé faisant l'objet de l'invention peut par exemple être réalisé de la manière suivante t on fabrique d'abord un acier susceptible d'être nitruré, qui à côté des éléments donnant à l'alliage la propriété de se laisser nitruer, tels que l'aluminium, la chrôme, le le manganèse molybdène,/etc., renferme encore des éléments qui sont susceptibles de provoquer le durcissement par ségré- gatin, par exemple le cuivre, le glucinium, le bore et le titane, Cet alliage ou l'article brut préparé avec celui- ci ayant subi un usinage préalable est alors refroidi à partir d'une température élevée dans l'eau, l'huile ou l'air, et .son usinage final est effectué dans cet état refroidi, mais encore tendre, La nitruration subséquente à environ 400-600 C ( de préférence à environ 500 C)
provoque alors de manière connue, un accroissement de la dureté de la couche superficielle des articles ; on obtient toutefois en même temps en raison de la température de recuit régnant lors de la nitruration, par suite de la pré- sence de cuivre, glucinium, bore ou titane, par exemple, un accroissement notable de la dureté du noyau, dû à une ségrégation dispersée,
CI est ainsi par exemple, qu'un acier avec 0,30% de carbone, 0,29% de silicium, 0,35% ..de manganèse, 1,04% d'a- luminium, 1,52% de clrôme, 0,30% de molybdène et l.08% de
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cuivre, qui renferme par suite),, comme élément favorisant
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la propriété de nitruration, au chQns 61;
du molybdène, et comme élément propre à provoquer 30 durcissement par ségrégatiob, du cuivre, possède;, après un refroid1asmment à partir de 900 dans l'airune dureté de 280 unités Brinell, Dans cet état relativement tendre, l'alliage se laisse bien usiner..
Si on le soumet ensuite à la nitruration à 500 C environ, la surface subit un accroissement de
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dureté d'environ 9 5I3 unités Firlhv tandis qu'en même temps la dureté du noyau s'é1èv,mv par suite du durcissement par ségrégation qui se produit, à unités Brinella On obtient de bons résultats par exemple), également avec des aciers, qui renferment , 2À% de earboaes 0, de silicium z, de de manganèses 3e dU aluminium, et J.,J.7" de cuivre, ou bien 0910% de carbone, v 5 de silicium, 8e7,% de chrôme et 0,5% de bore,
Le procédé peut également être réalisé de la manière
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suivante :
on améliore 19 article en 2i.rv ca es"b-oà"'!'iire qu'on le refroidit à partir d'une température supérieure à la température critique, et on le recuit ensuite à une température inférieure à la température critique, mais
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supérieure à 2a température de nîtruratîono, on peut le tefroidir à partir de la température de recuit dans de l'air, de l'huile ou de l'eau. Dans cet état, où il est propre à être usiné, l'article est durci par nitruration au cours de laquelle, en raison de la composition de l'al- liage d'acier, il se produit simultanément aussi un dir- cissement par ségrégation.
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Le procédé peut en outre également %tre réal3g de la manière suivante on emploie un alliage susceptible d'être nitruré, dans lequel il ne se produit pas de durcisse- ment par ségrégation pendant la nitruration, mais dans lequel, au contraire, un refroidissement suffisamment
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rapide, se produisant après la nitruration, partir de la tempe rature de nitruration ou d'une température plus basse, maintient en solution' sursaturée une sbbstsance, dont la ségrégation ne se produit que par un repos prolongé ou par un recuit une température inférieure à la température de nitruation et provoque alors l'accroissement de dureté du noyau.
De telles substances sont par exemple l'azote et le carbone, Il est également possible, de cette manière de provoquer le durcissement du noyau par ségrégation seulement après la nitruration.
REVENDICATIONS.
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Process for the manufacture of hardened articles,
In the manufacture of nitriding hardened articles, it is frequently desirable to provide the core with high hardness articles as well, particularly in the case of articles which, such as for example dies, gears , claw couplings, ball and roller bearings, are exposed to high compressive stresses or shocks and in which, due to the high compressive stress, it is feared that the hardened surface layer no nitriding is embedded in the softer material of the core o It has already been proposed to use, for the manufacture of articles of this type, steel alloys capable of being nitrided, which resist annealing,
that is, which, in the state in which they are subjected to nitriding, are hard and quin even by heating equivalent to an annealing treatment, at the nitriding temperature (about 50020) do not lose their hardness pri-
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mitive. However, the use of alloys of this type entails the drawback that the final machining of the articles, which must be carried out cold before nitriding, is difficult because of the great hardness of the material.
The object of the present invention is to manufacture articles, which are hardened by nitriding, with a high core hardness and whose final machining can be carried out without difficulty, before the nitriding, while they are not hardened.
The process forming the subject of the invention can for example be carried out in the following manner t is first produced a steel capable of being nitrided, which, next to the elements giving the alloy the property of being nitrided, such as aluminum, chromium, manganese molybdenum, / etc., still contains elements which are liable to cause hardening by segregatin, for example copper, glucinium, boron and titanium, This alloy or the raw article prepared therewith which has undergone pre-machining is then cooled from an elevated temperature in water, oil or air, and its final machining is carried out in this cooled state, but still tender, subsequent nitriding at about 400-600 C (preferably at about 500 C)
then causes, in a known manner, an increase in the hardness of the surface layer of the articles; at the same time, however, due to the annealing temperature prevailing during nitriding, due to the presence of copper, glucinium, boron or titanium, for example, a noticeable increase in the hardness of the core is obtained, due to a dispersed segregation,
CI is thus, for example, that a steel with 0.30% carbon, 0.29% silicon, 0.35% manganese, 1.04% aluminum, 1.52% carbon. , 0.30% molybdenum and 1.08%
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copper, which consequently contains), as an element favoring
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the nitriding property, in chQns 61;
molybdenum, and as an element capable of causing segregational hardening, copper, has; after cooling from 900 in air a hardness of 280 Brinell units. In this relatively soft state the alloy can be machined well. ..
If it is then subjected to nitriding at about 500 C, the surface undergoes an increase of
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hardness of about 9513 Firlhv units while at the same time the hardness of the core rises, mv as a result of the segregating hardening which occurs, at Brinella units Good results are obtained for example), also with steels, which contain, 2A% of earboaes 0, of silicon z, of manganese 3rd of aluminum, and J., J.7 "of copper, or else 0910% of carbon, v 5 of silicon, 8e7,% of chrôme and 0 , 5% boron,
The method can also be carried out in the manner
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next :
19 articles are improved by 2i.rv ca es "b-oà" '!' iire that it is cooled from a temperature above the critical temperature, and then annealed at a temperature below the critical temperature, But
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higher than the annealing temperature, it can be cooled from the annealing temperature in air, oil or water. In this state, where it is suitable for machining, the article is hardened by nitriding during which, due to the composition of the steel alloy, at the same time segregating directing also occurs. .
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The process can moreover also be carried out as follows: an alloy capable of being nitrided is employed, in which no hardening by segregation takes place during the nitriding, but in which, on the contrary, sufficient cooling.
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rapidly occurring after nitriding, from the nitriding temperature or from a lower temperature, maintains in supersaturated solution a sbbstsance, the segregation of which occurs only by prolonged standing or by annealing at a temperature below the nitruation temperature and then causes the hardness of the core to increase.
Such substances are for example nitrogen and carbon. It is also possible in this way to cause the hardening of the core by segregation only after nitriding.
CLAIMS.