Présentation
Auteur(s)
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Dominique GHIGLIONE : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon (ECL) - Ingénieur au Service 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 et qualité de la Société Vide et Traitements Services
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Lire l’articleINTRODUCTION
La nitruration ou apport d’azote par diffusion à des températures comprises entre 350 et 600 oC est à la base d’une famille de traitements qui diffèrent par la nature des éléments complémentaires d’apport (C, O, S...) et les modes de mise en œuvre.
Le durcissement de la couche traitée est obtenu par transformation in situ lors de la diffusion et, de ce fait, aucun traitement complémentaire n’est nécessaire.
Les propriétés d’emploi des pièces nitrurées ou nitrocarburées dépendent fortement des nuances d’acier utilisées et des microstructures obtenues par traitement.
Le choix d’un procédé est donc conditionné par les possibilités de réalisation de la structure souhaitée et, bien entendu, par les critères économiques.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de juin 2012 par Claude LEROUX
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Traitements en milieu liquide. Bains de sels1. Définitions et principes
Nitruration, nitrocarburation, oxynitruration, oxynitrocarburation, sulfonitruration, sulfonitrocarburation... sont des variantes d’une même famille de traitements que nous désignerons souvent dans la suite de ce texte sous le terme générique de « nitrurations ».
Ces nitrurations ont pour caractéristiques principales :
-
d’être réalisées en phase ferritique sur les alliages ferreux (entre 350 et 590 oC selon les procédés) ;
-
d’obtenir directement leurs propriétés d’emploi sans qu’il soit nécessaire, comme c’est le cas pour la cémentation ou la carbonitruration, de réaliser un durcissement subséquent par trempe.
Tous ces traitements permettent de produire des structures dont l’archétype est le suivant (figure ) :
-
une couche de combinaison composée de nitrures de fer en extrême surface dont l’épaisseur peut varier de 0 à 30 µm ;
-
une couche de diffusion dont l’épaisseur typique est de quelques dixièmes de millimètre, mais qui peut atteindre exceptionnellement des valeurs légèrement supérieures au millimètre, dans laquelle l’azote est en solution interstitielle ou combiné sous forme de nitrures qui peuvent conduire, selon les éléments d’alliage présents dans l’acier, à des durcissements importants.
Les propriétés d’utilisation des pièces ayant subi ces types de traitement thermochimique sont étroitement liées à la structure réalisée.
Dans certains cas, on visera la réalisation d’une couche de combinaison d’environ 20 µm ayant de bonnes propriétés de glissement et l’on se préoccupera peu des couches de diffusion qui auront de faibles caractéristiques de dureté (typiquement 300 à 500 HV). C’est le cas, par exemple, pour de nombreuses pièces de l’industrie automobile qui sont obtenues par découpage de tôles d’acier extra-doux puis nitrocarburées. Dans d’autres cas, en revanche, pour des pièces mécaniques très sollicitées en roulement, on utilisera des aciers fortement alliés qui conduiront à des couches de diffusion de plusieurs dixièmes de millimètre avec des duretés très élevées (environ 1 200 HV) et la couche de combinaison sera éliminée, car considérée...
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