Carburation / Carbonitruration - Mamesta

Traitement thermochimique I Heat Treatments
Carburation / Carbonitruration
Durcissement de surface des aciers
2035
2030
2025
2020
2015
2010
2005
Bonne résistance
à l’usure
Amélioration des
propriétés mécaniques
Bonne stabilité
Comportement en
fatigue renforcé
Dureté élevée
Amélioration
de la ductilité
Résistance à l’impact
augmentée
Bonne résistance
à l’impact

mamesta b.v.
Spikweien 27
NL • 5943 AC Lomm
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Carburation / Carbonitruration
Durcissement de surface des aciers
Qu’est-ce que la cémentation
La cémentation fait partie des processus
thermochimiques. Lors de ce processus, la
surface de pièces est enrichie de carbone
(la carburation) ou d’une combinaison de
carbone et d’azote (la carbonitruration), afin
d’améliorer les caractéristiques mécaniques
de la couche de surface de la pièce. Les
échantillons d’alliage typiques contiennent
une teneur en carbone de 0,10 % à 0,25 %
de carbone et peuvent facilement être usinés
en état malléable. Les échantillons d’alliage
alliés contiennent le chrome, le nickel et le
molybdène comme éléments principaux.
Ceux-ci augmentent considérablement la
dureté de l’acier.
Comment la cémentation se produit-elle
En règle générale, la cémentation consiste
en trois étapes. Dans une première étape, les
pièces sont exposées à un milieu cédant du
carbone et/ou de l’azote. Ceci entraîne une
augmentation du pourcentage de carbone et/
ou d’azote à la surface de la pièce. Le profil
du carbone et la profondeur de pénétration
dépendent du temps à la bonne température,
de la quantité de carbone offerte, de la
température et de l’acier utilisé.
Dans la deuxième étape, le refroidissement
(la trempe) a lieu. Ceci peut être exécuté
directement à la température de cémentation
ou après un refroidissement intermédiaire
suivi d’un nouvel échauffement jusqu’à
une température de trempe spécifique à la
matière. Afin de minimiser les déformations,
il est également possible de refroidir dans de
l’huile ou dans un bain d’eau chaude au lieu
de le faire directement dans de l’huile froide
ou de l’eau.
La troisième étape est la détrempe, qui sert
principalement à mettre un terme aux tensions
les plus élevées dans la structure et à diminuer
la sensibilité aux criques de rectification.
Un traitement par le froid est également
possible si souhaité. Cela consiste en un
refroidissement jusqu’à des températures
bien en-dessous de zéro (au minimum -80 °C)
avec pour but de diminuer le pourcentage
d’austénite résiduelle et ainsi améliorer la
stabilité dimensionnelle après la trempe.
Les variantes de processus
Au moment de carboniser ou de carbonitrurer,
la composition chimique des pièces et la
structure de leurs couches de surface sont
modifiées.
La carbonisation ou la carbonitruration
se produisent dans un milieu liquide ou
gazeux. Contrairement à la carbonisation,
la carbonitruration d’aciers alliés permet
d’atteindre des degrés de dureté plus élevés
et des profondeurs de trempe (case hardening
depths) plus importantes. Différentes
techniques sont à disposition pour les deux
variantes, telles que les fours discontinus à
chambre, les fours à passage, les bains d’eau
salée, les installations à faible pression etc.
et il est en outre possible de procéder à une
cémentation partielle grâce à des techniques
d’isolation appropriées. La reproductibilité des
processus est atteinte par le contrôle continu
des paramètres de processus.
La profondeur de cémentation
La profondeur de cémentation, abrégée en CHD
(case hardening depths) ou EHT (Einsatzhärte-
tiefe), est la distance verticale de la surface,
où la dureté a baissé jusqu’à une valeur définie
(dureté + 50 HV1). Le client et le manipulateur
de chaleur doivent se mettre d’accord sur la
profondeur de cémentation avec la dureté
limite et la charge d’essai correspondantes, en
fonction de la matière et l’application et en
vertu de la norme en vigueur.
La profondeur de cémentation est mesurée à
l’aide d’une analyse destructive du produit ou
de l’échantillon fourni.
Caractéristiques
• Meilleure résistance à l’usure
• Dureté de surface supérieure
• Solidité élevée
• Meilleure résistance à la cassure/aux fentes
Température
La
carbonisation
La trempe
Ac3 intérieur
Ac3 surface
Température
La
carbonisation
La trempe
Ac3 intérieur
Ac3 surface
• Meilleure résistance à l’épuisement
• Possibilité de cémentation partielle
A
Malléabiliser
B
Malléabiliser
Temps
Temps
Intérieur
solide
Température
La
carbonisation
C
Ac3 intérieur
La trempe Ac3 surface
Malléabiliser
Température
La
carbonisation
D
Ac3 intérieur
Ac3 surface
La trempe
Malléabiliser
Reproduction graphique
d’une pièce cémentée
Couche de
surface dure
Possibilités de trajets températuretemps
pour la carbonisation
Temps
Temps
A La trempe directe
B La trempe simple
C La trempe après une transformation isotherme
D La trempe double