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.
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- Version courante de juin 2012 par Claude LEROUX
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Traitements thermiques préalables7. Matériaux employés
Le principe même du durcissement par nitruration permet de penser, a priori, que tous les matériaux pouvant former des nitrures ou des carbonitrures sont susceptibles d’être nitrurés. Toutefois, même si quelques applications intéressantes ont été décrites pour le titane et ses alliages [90] ou plus rarement pour l’aluminium, les nitrurations s’appliquent, dans la pratique industrielle, presque exclusivement aux aciers et aux fontes.
Avant de décrire les différentes familles de matériaux ferreux qui sont habituellement utilisés en nitruration, il paraît important de rappeler brièvement l’influence des principaux éléments d’alliage.
7.1 Influence des éléments d’alliage en nitruration et nitrocarburation
Dans les principes (cf. § ) nous avons vu comment étaient formées les diverses couches de combinaison et de diffusion dans les systèmes simples fer-azote ou fer-carbone-azote. À cette occasion, nous avons pu observer que la présence du carbone agissait sur la nature des phases formées au cours du traitement. Le carbone présent dans l’alliage ferreux va donc avoir une influence importante. Ainsi, dans des conditions données de nitruration, l’augmentation de cet élément favorise, au niveau de la couche de combinaison, la formation du composé ε [91]. Il faudra tenir compte de cet aspect, dans le choix ou dans la conduite du traitement de nitruration, chaque fois qu’une nature de couche particulière est spécifiée.
La plus ou moins grande stabilité du carbone dans le matériau ferreux ou plus exactement la compétition entre la cinétique de formation du nitrure et celle de dissolution de la forme sous laquelle le carbone se présente (en solution, graphite, carbure ou carbonitrure) va modifier notablement son action. Dans les fontes grises lamellaires ou nodulaires, le graphite libre ne participe pratiquement pas à la réaction de formation du carbonitrure ε.
Lorsque le carbone est présent sous forme de carbures dans l’acier ou la matrice d’une fonte, on peut observer des différences de cinétiques de croissance...
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