Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
En s’appuyant sur plusieurs études scientifiques, cet article a pour objectif de décrire les intérêts d’un point de vue métallurgique et mécanique des traitements de carbonitrurations profondes surenrichies à l’azote par rapport aux cémentations ou carbonitrurations classiques associées à des teneurs en ammoniac introduites dans les fours inférieures à 3%. Il sera également détaillé la manière dont ces atmosphères peuvent être contrôlées afin de maîtriser l’enrichissement en azote et en carbone.
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The goal of this article is to describe the depth carbonitriding with high nitrogen content processes in terms of mechanical and metallurgical point of view and to compare theses new heat treatments with case carburising or classic carbonitriding. The control of these atmosphere will be approach in order to pilot precisely the carbon and nitrogen absorption.
Auteur(s)
-
Alexandre FLEURENTIN : Expert judiciaire près de la cour d’appel de Paris - METALLO CORNER, Paris, France
INTRODUCTION
Les pièces mécaniques en acier traitées par cémentation ou carbonitruration suivies d’une trempe et d’un revenu sont utilisées sur des systèmes mécaniques sollicités en fatigue et/ou fatigue de contact. Depuis la fin du XXe siècle, on assiste à une décroissance du rapport poids/puissance des véhicules pour être en conformité avec les accords de Kyoto au niveau des rejets de CO2. La réduction de la taille des pièces de transmission du moteur et l’augmentation des couples mécaniques (downsizing) aboutissent à une augmentation des contraintes de service et une élévation possible de la température des systèmes principalement pour des pièces sollicitées en fatigue de contact. Il est donc nécessaire de travailler avec des aciers traités thermiquement qui auront des caractéristiques mécaniques et contraintes résiduelles améliorées et stables aux températures de travail (par exemple 250°C-300°C pour des pressions de contact de 3,5 à 4 GPa).
Face à cette orientation technique dictée par des impératifs écologiques, de nouveaux traitements thermochimiques ont été développés pour améliorer les caractéristiques mécaniques obtenus après une cémentation ou une carbonitruration classique, tout en restant économiquement compétitif par rapport aux traitements de longues durées, telles que les nitrurations et nitrocarburations. C’est pour ces raisons que les carbonitrurations profondes surenrichies à l’azote ont fait leur apparition dans les ateliers de traitements thermiques. On les trouve sous des appellations diverses telles que « deep carbo », « carbo HN » (High Nitrogen), « carbo HD » (High Diffusion)… L’objectif de cet article est dans un premier temps, de décrire les différences entre ces nouveaux traitements thermochimiques et la cémentation ou la carbonitruration standard, et dans un second temps, de détailler les moyens de réguler en production ces nouvelles atmosphères.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des sigles, notations et symboles utilisés.
Points clés :
Domaine : Traitement thermochimique
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Fabrication engrenages, transmissions, roulements.
Domaines d’application : Automobile, aéronautique.
Principaux acteurs français :
Industriels : HACER, United Process Controls, SNR NTN, Métallo Corner.
Contact : [email protected]/ http://www.metallocorner.fr
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KEYWORDS
carbonitriding | residual austenite | atmospher control
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Présentation
Impacts métallurgiques de l’azote absorbé dans un acier carbonitruré surenrichi en azote
En anglais
1. Qu’est-ce qu’une carbonitruration surenrichie à l’azote ?
Pour comprendre ce que représente une carbonitruration profonde surenrichie à l’azote, il est nécessaire de décrire ce que l’on entend par carbonitruration standard. Jusque dans les années 2000, lorsque l’on effectuait une carbonitruration, les spécifications au plan exigeaient une teneur en azote inférieure à 0,3 % en extrême surface (avec 0,1 % N à 100 µm) pour un potentiel carbone avoisinant les 0,75 % de carbone en équilibre avec l’atmosphère du four (figure 1).
Il est important de souligner que ces spécifications sont extrêmement rares. En production, les validations qualité reposent sur des profils de dureté et parfois sur un taux d’austénite résiduelle, et non pas sur le profil azote et carbone. Cela se traduit au niveau de la qualité procédé par un contrôle de la teneur en ammoniac injecté. Nous verrons par la suite que cette façon de faire est fort discutable, puisque le potentiel nitrurant dans l’atmosphère est fonction du taux de dissociation de l’ammoniac et, par conséquent, de la teneur en ammoniac résiduel. On parle d’ammoniac non dissocié issu de la décomposition incomplète de l’ammoniac sous la forme :
Pour ce qui est des nouvelles carbonitrurations, plus riches en azote et plus profondes, un exemple de profils carbone et azote est proposé dans la thèse de M. Loukachenko de 2006 (figure 2). Ces résultats sont obtenus en suivant le cyclage thermique de l’équipe de Y. Watanabe ...
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Qu’est-ce qu’une carbonitruration surenrichie à l’azote ?
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LOUKACHENKO (M.) - Mise au point de surfaces résistant à des sollicitations de roulement – glissement sous des pressions de contact 2,5 GPa et jusqu’à 300 °C. - Thèse menée à l’Institut National Polytechnique de Lorraine et soutenue (2006).
-
(2) - WATANABE (Y.), NARITA (N.), UMEGAKI (S.) - Rolling contact fatigue strength of carbo-nirtited and shot-peened chromium alloy steel. - Proceedings of the 18th conference, Rosemont (1998).
-
(3) - DAL’MAZ SILVA (W.), DULCY (J.), GHANBAJA (J.), MICHEL (G.), THIBAULT (S.), BELMONTE (T.) - Carbonitriding of low alloy steels : mechanical and metallurgical responses. - Materials Science & Engineering A693 (2017).
-
(4) - Volker Läpple, Wärmebehandlung des Stahls. - Grundlagen, Verfahren, und Werkstoffe Broschiert (2006).
-
(5) - STEINBACHER (M.), WINTER (K.-M.) - C and N potential controlled Carbonitriding for selectively increasing the strength properties of components of rolling bearings and hardened steels. - Europäische...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Hacer STTS, ZI des Lanches, Rue des Cyprès, 74300 Thyez
United Process Controls GmbH, Dürnauer Weg 30, 73092 Heiningen, Germany
Process électronic ZI des Tilleroyes, 20 rue Thomas Edison, 25000 Besançon
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
A3TS – Association de traitement thermique et de traitement de surface
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