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.
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version courante de déc. 2011 par Claude LEROUX
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Normalisation et spécifications10. Propriétés des pièces cémentées ou carbonitrurées
Compte tenu du rôle important des surfaces des pièces mécaniques (les propriétés de surface conditionnent la tenue des pièces en frottement, usure et fatigue), on cherche souvent à réaliser des couches superficielles de propriétés particulières (notamment de dureté élevée) s’appuyant sur un cœur peu fragile (donc moins dur) donnant à la pièce, dans son ensemble, une combinaison exceptionnelle de propriétés (résistance au frottement, à l’usure, à la fatigue et ténacité). On rencontrera donc très souvent, en mécanique, la macrostructure suivante :
-
une couche superficielle présentant, en général, une dureté élevée (» 700 HV ou plus) et dans laquelle le matériau est soumis à des contraintes résiduelles de compression importantes (plusieurs centaines de MPa) ; l’épaisseur de cette couche peut varier de 0,1 à plusieurs millimètres ;
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un cœur constituant la partie restante de la pièce, de dureté beaucoup plus faible (inférieure en général à 400 HV).
La cémentation et la carbonitruration permettent d’obtenir de telles structures conférant aux pièces de très hautes caractéristiques de résistance au roulement et à la fatigue et, d’une façon générale, de bonnes propriétés d’ensemble par rapport aux autres traitements à la disposition du mécanicien (figure ).
On pourrait être surpris a priori par les dispersions importantes des caractéristiques d’emploi mises en évidence sur cette figure. Mais il faut avoir présent à l’esprit que la tenue en service des pièces mécaniques est étroitement liée aux microstructures et macrostructures obtenues après traitement (cf. § ).
L’étude de la relation entre la structure et les propriétés de service des pièces cémentées et carbonitrurées a donné lieu à de nombreuses publications dont les principaux résultats sont rassemblés dans les tableaux ci-contre et ci-contre.
10.1 Comportement des...
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