Présentation
Auteur(s)
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Dominique GHIGLIONE : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon (ECL) - Ingénieur au Département Matériaux et Traitements thermiques du Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM)
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Claude LEROUX : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) - Directeur Général de Partiot SA
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Christian TOURNIER : Ingénieur Diplômé par l’État (DPE) - Directeur Technique de la Société Vide et Traitement. Lagny
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cémentation et carbonitruration sont deux traitements thermochimiques voisins. Dans les deux cas, l’élément de diffusion principal est le carbone, l’azote n’intervient dans le cas de la carbonitruration que pour favoriser le durcissement par le carbone (amélioration du transfert et de la diffusion du carbone, élévation de la trempabilité de la couche cémentée grâce à l’enrichissement en azote).
Le durcissement est obtenu par trempe et les cycles de traitement thermique après diffusion sont conduits selon les mêmes principes.
Les aciers employés appartiennent aux mêmes familles.
Les applications sont comparables et le choix de l’un ou l’autre des procédés repose sur des considérations économiques globales (mise en œuvre du procédé, acier) et assez peu sur des considérations de performances mécaniques obtenues sur les pièces.
VERSIONS
- Version courante de déc. 2011 par Claude LEROUX
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1. Définitions et principes
1.1 Cémentation
Le traitement de cémentation appliqué aux aciers est un traitement thermochimique superficiel d’enrichissement en carbone réalisé en phase austénitique (généralement 900 à 980 oC). Il est destiné à obtenir après refroidissement un durcissement superficiel par trempe.
On sait que le durcissement superficiel d’un alliage fer-carbone par transformation martensitique est directement relié à sa teneur en carbone (figure ). La recherche d’une dureté maximale conduit à obtenir des teneurs superficielles en carbone comprises entre 0,7 et 0,9 % de carbone.
Appliquée sur un acier à faible teneur en carbone, la cémentation est un moyen de durcissement superficiel permettant d’assurer une forte mise en précontrainte de compression de la surface et une bonne résistance à l’usure grâce à l’obtention d’une martensite à haute teneur en carbone, tout en garantissant à cœur une bonne ductilité grâce à l’obtention d’une martensite à bas carbone (la transformation du cœur sera, selon la trempabilité de l’alliage et la section de la pièce à traiter, totale ou partielle).
Les profondeurs de diffusion du carbone seront pratiquement limitées à 4 mm pour des raisons économiques évidentes.
Les fortes profondeurs seront réservées aux pièces de mécanique lourde, les profondeurs les plus courantes variant de 0,3 à 2,5 mm.
HAUT DE PAGE1.2 Carbonitruration
La carbonitruration est un traitement thermochimique de diffusion de carbone et d’azote.
L’azote comme le carbone diffusent en solution solide d’insertion dans le fer, toutefois l’azote n’est pas utilisé comme le carbone pour obtenir une solution sursaturée du type martensitique après refroidissement rapide, mais seulement pour modifier les cinétiques de réaction du milieu carburant et de diffusion du carbone dans l’acier ainsi que la cinétique de la transformation martensitique.
On se reportera à l’article Transformations dans les aciers dans ce traité. En résumé l’azote :
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augmente le domaine de la solubilité du carbone dans l’austénite par abaissement des points de transformation α ® γ ;
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abaisse...
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