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1 - DÉFINITIONS ET PRINCIPES

2 - TRAITEMENT EN MILIEU SOLIDE : CÉMENTATION SOLIDE OU EN CAISSE

3 - TRAITEMENT EN MILIEU LIQUIDE : CÉMENTATION ET CYANURATION (CARBONITRURATION) EN BAIN DE SELS

4 - TRAITEMENT EN MILIEU GAZEUX

5 - TRAITEMENTS THERMIQUES APRÈS CÉMENTATION OU CARBONITRURATION

6 - PRÉPARATIONS AVANT TRAITEMENT

7 - POST-TRAITEMENTS

8 - ASPECTS MÉTALLOGRAPHIQUES DES COUCHES OBTENUES

Article de référence | Réf : M1225 v2

Définitions et principes
Cémentation par le carbone et carbonitruration - Procédés

Auteur(s) : Claude LEROUX

Date de publication : 10 sept. 2011

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Auteur(s)

  • Claude LEROUX : Ingénieur du Conservatoire national des Arts et Métiers (CNAM) - Consultant

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INTRODUCTION

Cémentation et carbonitruration (qu’il conviendrait de nommer cémentation par le carbone (ou carburation) et cémentation par le carbone et l’azote) sont deux traitements thermochimiques voisins. Dans les deux cas, l’élément de diffusion principal est le carbone, l’azote intervenant en carbonitruration 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), pour apporter un taux d’interstitiel plus important et contribuer au durcissement et au taux de contraintes résiduelles.

La carbonitruration ne concerne que les plus faibles profondeurs de diffusion (< 0,6 mm environ).

Il faut distinguer de la carbonitruration les traitements activés et/ou améliorés par injection d’ammoniac, soit en première phase comme élément de dépassivation, soit en dernière phase (procédé « flash azote ») pour améliorer le durcissement.

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, à profondeurs équivalentes reposent sur des considérations incluant la mise en œuvre du procédé, le choix de l’acier, un second article [M 1 226] traite précisément des mises en œuvre.

Jusqu’à l’arrivée des procédés basse pression, la carbonitruration supplantait la cémentation pour les faibles profondeurs. Ces dernières années, la cémentation basse pression a conquit une part du champ d’application de la carbonitruration.

Et on commence seulement à envisager la carbonitruration basse pression.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-m1225


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1. Définitions et principes

1.1 Cémentation

Le traitement de cémentation (carburation) appliqué aux aciers est un traitement thermochimique superficiel d’enrichissement en carbone réalisé en phase austénitique, généralement 900 à 980 °C, des températures plus élevées peuvent être envisagées en cémentation basse pression (sous réserve d’une compatibilité métallurgique).

  • Il est destiné à obtenir, après refroidissement par trempe, un durcissement superficiel, installant un gradient de dureté de la surface vers le cœur.

    On sait que le durcissement superficiel d’un alliage fer-carbone par transformation martensitique est directement relié à sa teneur en carbone (figure 1, et selon la relation :

    La recherche d’une dureté maximale conduit à obtenir des teneurs superficielles en carbone comprises entre 0,7 et 0,9 % de carbone (proches de l’eutectoïde).

  • Appliquée sur un acier à faible teneur en carbone, la cémentation est un moyen de durcissement superficiel permettant d’assurer une forte mise en précontrainte de compression de la surface et une bonne résistance à l’usure grâce à l’obtention d’une martensite à haute teneur en carbone, tout en garantissant à cœur une bonne ductilité liée à l’obtention d’une martensite à bas carbone (la transformation martensitique du cœur sera, selon la trempabilité de l’alliage et la section de la pièce à traiter, totale ou partielle).

    Les profondeurs de diffusion du carbone seront pratiquement limitées à 4 mm pour des raisons économiques évidentes (des applications plus profondes, jusqu’à 6 mm, ont pu être réalisées, notamment sur des cames de gros moteurs marins).

    Les fortes profondeurs seront réservées aux pièces de mécanique lourde, les profondeurs les plus...

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