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Auteur(s)
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Florence LE STRAT : Ingénieurs chez Renault SA - Docteurs ès sciences
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les traitements thermiques superficiels des pièces en alliages ferreux sont destinés à améliorer leur résistance à la fatigue ou (et) à l’usure en durcissant les zones critiques superficielles par des apports thermiques suffisamment brefs et localisés pour confiner les effets structuraux. Les cycles thermiques associés visent soit un chauffage rapide localisé d’austénitisation en phase solide (typiquement quelques secondes au-delà de 800 oC) suivi de trempe naturelle ou forcée, soit une refusion superficielle suivie du refroidissement permettant l’évolution structurale désirée (par exemple : transformation de fonte grise en fonte blanche).
À côté de ces traitements par seul apport thermique, se développent aussi des traitements avec refusion superficielle en présence d’un matériau d’apport sous forme de prédépôt ou poudre projetée : simple enrichissement, recouvrement par un nouvel alliage, inoculation de particules dures ou réfractaires...
Nous n’aborderons dans le présent article que la famille de traitements sans matériau d’apport, en nous attachant essentiellement au durcissement en phase solide des aciers.
Dans ce dernier domaine, économiquement important pour les industries mécaniques, la plus large place revient au durcissement superficiel par trempe après chauffage par induction électromagnétique (source thermique sous-cutanée de courants induits haute fréquence).
L’essor de ce procédé est lié à ses avantages techniques et économiques :
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limitation économique (rendement) et modulable des apports énergétiques ;
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disponibilité (délai de mise en œuvre) et souplesse de la source ;
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cycles rapides et non polluants autorisant le traitement en chaîne de fabrication ;
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qualité des pièces traitées en ce qui concerne la reproductibilité du durcissement, les risques de déformations, la facilité de mise en compression naturelle des surfaces, la faible épaisseur affectée par l’oxydation de celles-ci.
Le développement plus particulier de ces traitements dans l’industrie automobile a accompagné la mise au point de générateurs et d’inducteurs adaptés aux fortes cadences, ainsi que de transferts automatisés permettant une gestion industrielle à flux tendu.
D’autres sources thermiques capables de puissances surfaciques importantes, telles que : lasers continus ou impulsionnels, faisceaux d’électrons, torches plasma, permettent des localisations énergétiques plus précises encore que l’induction et commencent à faire l’objet d’applications industrielles en durcissement superficiel. Malgré des coûts d’investissement descendus à des niveaux raisonnables, elles sont encore surtout retenues pour des traitements difficiles quant à l’accès et aux détails des zones à traiter.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1981 par Kirsten AASE DIAMENT, René EL HAÏK
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Conclusions6. Axes de développement de ces procédés
6.1 Durcissements de contour par induction des dentures
La figure illustre les différentes techniques de durcissement par induction utilisées suivant le module de la denture à traiter [32]. Pour les modules suffisamment importants pour permettre un bon couplage en fond de dent, les traitements dent à dent sont couramment mis en œuvre [33].
L’adaptation du traitement par induction au durcissement de contour des dentures de modules voisins de 2 à 3, fréquemment utilisées en mécanique (cf. boîtes de vitesses automobiles, ou crémaillères de direction), est un enjeu important en termes de flux de pièces tendu, et d’amélioration de l’environnement d’atelier.
Dans le cas d’une couronne dentée de module m placée dans un inducteur annulaire encerclant de diamètre très voisin, les courants induits se développent à la pointe des dents si la profondeur de pénétration p < m, et à la base des dents si p > m. D’où l’idée de combiner la moyenne fréquence, pour le préchauffage vers 400 oC et l’austénitisation du creux de dent, et la plus haute fréquence possible pour que l’austénitisation épouse aussi le sommet de dent. On peut aussi réaliser un traitement préalable de trempe et revenu avec chauffage MF sur une profondeur de quelques millimètres, d’une part pour durcir la racine de dent sur une profondeur adéquate (fatigue-flexion de la denture), et d’autre part pour obtenir une réponse plus homogène de la structure lors de la dernière impulsion HF de quelques dixièmes de seconde.
Ce type de traitement...
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Axes de développement de ces procédés
BIBLIOGRAPHIE
-
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(2) - Procédés électriques dans les traitements et revêtements de surface, ch. 6 Traitements par transformation structurale. - p. 330-61, DOPEE 85, collection. Electra.
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(3) - FRÜNGEL (F.) - Trempe par impulsions. - Journée d’étude ATTT/SFM du 6/3/79, Paris. Tiré à part commun rev. Trait. Therm. et Rev. de Métall., juin-juil. 1979.
-
(4) - HEUVELMAN (C.J.), KÖNIG (W.), TÖNSHOFF (H.K.), MEIJER (J.), KIRNER (P.K.), RUND (M.), SCHNEIDER (M.F.), Van SPRANG (I.) - Surface Treatment Techniques by Laser Beam Machining. - (Techniques de traitement de surface par faisceau laser). Annals of the CIRP, vol. 41, p. 657-66 (1992).
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(5) - HICK (A.J.) - Traitements rapides de durcissement de surface par laser ou faisceau d’électrons. - Rev. Trait. Therm. no 195 (1985).
-
...
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PASSERAT (S.) - Comportement tribologique d'aciers et d'alliages de titane renforcés par traitements superficiels en glissement et en fretting. - Bordeaux (2000).
HAUT DE PAGE2.1 Association française de normalisation (AFNOR)
NF A 04-203, Produits en aciers. Détermination de la profondeur conventionnelle de trempe après chauffage superficiel.
NF A 35-563, Aciers spéciaux aptes aux traitements thermiques pour trempe après chauffage superficiel. Qualités
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