C - Chemistry – Metallurgy – 21 – D
Patent
C - Chemistry, Metallurgy
21
D
C21D 5/00 (2006.01) C21D 1/06 (2006.01) C21D 1/08 (2006.01) C21D 1/48 (2006.01) C21D 1/20 (2006.01)
Patent
CA 2097151
A method for producing a selectively surface hardened cast iron part includes the steps of (a) heating the part to a desired austempering temperature of between about 450°F and about 800°F until the entire cast iron part possesses the desired austempering temperature substantially uniformly throughout it; (b) heating only the surface of the cast iron part to an austenitizing temperature of between about 1500°F and about 1800°F by immersing the cast iron part in a molten lead or tin bath until a desired thickness of an austenite layer is formed on the surface of the cast iron part, without substantial heating of the interior of the cast iron part; (c) quenching the surface-heated cast iron part in a non-liquid quenching bath atmosphere, i.e. a gaseous atmosphere, maintained at the desired austempering temperature, for a time adequate to transform the surface austenite layer to an ausferritic structure; and (d) cooling the cast iron part before bainite is formed in the heat-treated surface layer. In this manner, only the heat-treated surface layer of the cast iron part is hardened, because it is quenched from both sides simultaneously from two sources: self-quenching by the interior of the part, and external quenching by the austempering atmosphere. Typical heating times in step (a) are between about 10 minutes and about 10 hours, and in step (b) are between about 3 seconds and about 10 minutes. The quenching time in step (c) is typically between about 15 minutes and about 8 hours. These temperatures and times usually yield a hardened ausferritic layer on the part having a thickness of between about on the order of 1/100 of a inch and about 1/4 of an inch. Unlike hardened layers formed by flame hardening or induction heating, the layer that is formed is of a uniform thickness without regard to the shape of the part. Moreover, again in contrast to such methods, at no time during the formation of the layer is the layer heated above the austentizing temperature. The disclosed method is particularly advantageous in that it eliminates the previously required quenching bath of oil or molten salt, yet provides a uniform hardened layer more quickly than prior methods, thereby providing a better surface hardened cast iron part at a lower capital and production cost.
Méthode de production d'une pièce en fonte à surfaces sélectivement durcies comprenant les étapes suivantes : a) chauffer la pièce à la température de la trempe étagée voulue entre 450 et 800 degrés Fahrenheit environ jusqu'à ce que toute la pièce en fonte soit à la température de trempe étagée voulue de manière largement uniforme sur toute son épaisseur; b) ne chauffer que la surface de la pièce en fonte jusqu'à la température d'austénitisation comprise entre 1500 et 1800 degrés Fahrenheit environ en plongeant la pièce en fonte dans du plomb liquide ou dans un bain d'étain jusqu'à ce que l'épaisseur voulue d'une couche austénitique soit formée à la surface de la pièce en fonte, sans chauffer substantiellement l'intérieur de cette pièce; c) refroidir la pièce en fonte dont la suface a été chauffée dans une atmosphère de bain de trempe non liquide, c. à-d., une atmosphère gazeuse, maintenue à la température de trempe étagée voulue, pendant suffisamment longtemps pour transformer la couche de la surface austénitique en une structure austénitique, et d) refroidir la pièce en fonte avant que de la bainite ne se forme dans la couche de surface traitée thermiquement. De cette manière, seule la couche de surface traitée thermiquement de la pièce en fonte est durcie, parce qu'elle est refroidie simultanément des deux côtés à partir de deux sources : auto-refroidissement par l'intérieur de la pièce, et refroidissement extérieur par l'atmosphère d'austénitisation. A l'étape a), le chauffage dure de 10 minutes à 10 heures environ, et à l'étape b), il dure de 3 secondes à 10 minutes environ. A l'étape c), la durée de la trempe est généralement comprise entre 15 minutes et 8 heures environ. Les températures et les durées donnent habituellement une couche ausferritique durcie sur la pièce en fonte ayant une épaisseur de l'ordre de 1/100 à 1/4 de pouce. A la différence des couches durcies obtenues par la trempe au chalumeau ou le chauffage par induction, la couche obtenue a une épaisseur uniforme sans égard à la forme de la pièce. De plus, là encore par opposition à de telles méthodes, à aucun moment pendant la formation de la couche, cette dernière n'est chauffée au-delà de la température d'austénitisation. La méthode présentée est particulièrement avantageuse parce qu'elle élimine le recours au bain de trempe d'huile ou de sel fondu auparavant nécessaire, tout en produisant une couche durcie et uniforme plus rapidement que les méthodes antérieures, ce qui permet d'obtenir ainsi une pièce en fonte à la surface mieux durcie, à des coûts de production et d'investissement inférieurs.
Keough John R.
Kovacs Bela V.
Applied Process
Smart & Biggar
LandOfFree
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