Présentation
Auteur(s)
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Patrick COPPIN : Ingénieur de l’École Centrale de Paris - Docteur ès science des Matériaux - Chef de Marché International Métallurgie à L’ Air Liquide
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Benoît LHOTE : Ingénieur de l’École Centrale de Paris - Responsable du programme Traitement Thermique pour la France à L’ Air Liquide
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Meryem BUFFIN : Ingénieur Civil en Sciences des Matériaux de l’Université Catholique de Louvain - Ingénieur de Recherche Traitement Thermique au Centre de Recherche Claude Delorme de L’ Air Liquide
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Serban CANTACUZÈNE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble (ENSEEG) - Docteur ès sciences des Matériaux - Ingénieur de Recherche Traitement Thermique au Centre de Recherche Claude Delorme de L’ Air Liquide
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Lire l’articleINTRODUCTION
Aujourd’hui, l’utilisation d’atmosphères gazeuses pour le traitement ther-mique des métaux est devenue la norme. De plus, les exigences croissantes en terme de qualité et la nécessité de contrôler et de reproduire cette qualité imposent l’utilisation d’atmosphères de qualité de mieux en mieux élaborées et régulées.
Cette tendance a pour conséquence la mise sur le marché de nouvelles solutions de fourniture d’atmosphères et de moyens de contrôles : l’atmosphère est aujourd’hui une composante essentielle du traitement thermique au même titre que la maîtrise des paramètres thermiques.
Les atmosphères gazeuses utilisées dans les fours sont généralement constituées de mélanges de plusieurs gaz (N2, H2, CO, Ar, He) avec des traces d’impuretés (O2, H2O, CO2, CH4). Les propriétés globales de ces atmosphères dépendent des caractéristiques intrinsèques des mélanges unitaires et donc de la capacité du fournisseur de l’atmosphère d’en assurer la qualité et la reproductibilité.
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1988 par Michel KOSTELITZ
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7. Atmosphères à base d’hydrogène
7.1 Propriétés de l’hydrogène appliquées aux traitements thermiques
Du point de vue chimique, l’hydrogène assure lors des opérations de recuit le caractère réducteur de l’atmosphère, pour empêcher la formation d’oxydes à la surface de l’acier, pour obtenir une bonne propreté de surface (éliminations des résidus d’huiles) et un aspect de surface métallique brillant.
Du point de vue physique, l’hydrogène favorise, grâce à un coefficient de conductivité thermique élevé, l’échange de chaleur entre le gaz et la surface et améliore le transfert thermique entre la charge et la paroi du four [22]. De plus, grâce à la faible viscosité de l’hydrogène, l’utilisation d’une atmosphère fortement hydrogénée permet d’accroître considérablement la circulation des gaz (par une augmentation de la vitesse de rotation de la turbine) dans le four tout en diminuant la puissance électrique absorbée par les ventilateurs.
Le caractère réducteur de l’hydrogène est sensible dès les premiers pour-cent d’hydrogène dans de l’azote. Industriellement, on rencontre essentiellement quatre types d’atmosphères à base d’hydrogène [1].
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Atmosphère N2 + 2 à 4 % (en volume) H2
C’est une atmosphère de protection simple d’emploi (présentant peu de contraintes du point de vue de la sécurité) utilisée typiquement sur les lignes de recuit en continu de tôles d’acier au carbone ainsi que dans les fours cloche d’ancienne génération.
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Atmosphère N2 + 25 % (en volume) H2
C’est une atmosphère plus fortement réductrice utilisée pour nettoyer et pour préparer la surface avant un traitement ultérieur, tel un traitement de galvanisation.
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Atmosphère...
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Atmosphères à base d’hydrogène
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BEGUIN (C.) - Introduction à la technique des atmosphères contrôlées - . Association Suisse de traitement thermique, 1994.
-
(2) - ASM Handbook - . Volume 4, Heat Treating. ASM International, 1991.
-
(3) - NEMENYI (R.) - Controlled atmospheres for heat treatment - . Pergamon Press, 1984.
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(4) - GHIGLIONE (D.), LEROUX (C.), TOURNIER (Ch.) - Pratiques des traitements thermochimiques - . Éditions Techniques de l’Ingénieur, 1997.
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(5) - REGENT (L.) - Modélisation des échanges de chaleur dans un four continu de traitement thermique - . Rapport interne Air Liquide no 32/89.
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(6) - KAY (H.) - Design of furnaces for reheating - . Metals Technology, oct. 1975.
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