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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Traitements des métaux
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2. Traitement en milieu solide : cémentation solide ou cémentation en caisse
Ce procédé n’est cité que pour mémoire, il n’est pratiquement plus utilisé industriellement.
Le principe est de noyer les pièces à traiter dans un cément solide à base de charbon de bois, le tout étant maintenu dans une caisse fermée portée à la température de cémentation (900 à 950 oC).
Le cément est constitué de carbone amorphe, généralement du charbon de bois (provenant de bois sélectionnés, exempts d’écorces) additionné d’un activateur, le carbonate de baryum BaCO3 . Il se présente soit sous forme de granulés reconstitués à partir d’un mélange de charbon de bois (60 à 75 %) et de carbonate de baryum (25 à 40 %) en poudre, soit sous forme de morceaux de charbon de bois finement concassés enrobés de carbonate de baryum en présence d’un lait de chaux comme fixateur.
Le principe de la cémentation se ramène en fait à une cémentation gazeuse par suite des réactions de décomposition suivantes :
dans le sens (1) formation de CO, la réaction se fait avec le carbone amorphe contenu dans le cément ; dans le sens (2) de décomposition du CO, on obtient la réaction de cémentation, le carbone diffuse dans le fer.
Dans le cas du cément enrobé, il s’ajoute un dégagement de vapeur d’eau dû au lait de chaux utilisé pour fixer le carbonate conduisant aux réactions d’équilibre du gaz à l’eau :
Le dégagement d’hydrogène est favorable à la réaction de carburation.
D’une manière pratique, les pièces sont placées dans des caisses en acier réfractaire au chrome sur un lit de cément, convenablement espacées les unes des autres et recouvertes d’une couche de cément de 2 à 3 mm d’épaisseur, avant de disposer un second...
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