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Article

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

Traitement en milieu solide : cémentation solide ou en caisse
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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Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

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


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2. Traitement en milieu solide : cémentation solide ou en caisse

Ce procédé n’est cité que pour mémoire. Il n’est pratiquement plus utilisé industriellement. Des poudres de cémentation sont néanmoins toujours commercialisées pour des travaux ponctuels et des opérations dépassant la capacité des fours sous atmosphère.

Le principe est de noyer les pièces à traiter dans un cément solide à base de charbon de bois, le tout étant maintenu dans une caisse fermée portée à la température de cémentation (900 à 950 °C).

  • Le cément est constitué de carbone amorphe, généralement du charbon de bois additionné d’un activateur, le carbonate de baryum BaCO3. Il se présente soit sous forme de granulés reconstitués à partir d’un mélange de charbon de bois (60 à 75 %) et de carbonate de baryum (25 à 40 %) en poudre, soit sous forme de morceaux de charbon de bois finement concassés enrobés de carbonate de baryum en présence d’un lait de chaux comme fixateur. Seules les poudres ou granulés, de différentes granulométrie, sont encore utilisées.

  • Le principe de la cémentation se ramène, en fait, à une cémentation gazeuse par suite des réactions de décomposition suivantes :

  • Dans le sens (1) formation de CO, la réaction se fait avec le carbone amorphe contenu dans le cément.

  • Dans le sens (2) de décomposition du CO, on obtient la réaction de cémentation, le carbone diffuse dans le fer.

  • Dans le cas du cément enrobé, il s’ajoute un dégagement de vapeur d’eau dû au lait de chaux utilisé pour fixer le carbonate conduisant aux réactions d’équilibre du gaz à l’eau :

    Le dégagement d’hydrogène est favorable à la réaction de carburation.

  • D’une manière...

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