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RÉSUMÉ
Les traitements superficiels ont pour objectif d’augmenter les performances mécaniques des pièces traitées, notamment vis-à-vis de l’usure et de la tenue en fatigue. Le niveau de dureté et le taux de contraintes résiduelles en compression sont les deux paramètres qui en traduisent les effets. Les traitements thermochimiques concernent toutes les familles de procédés qui mettent en œuvre des réactions chimiques en relation avec la température et qui conduisent à une transformation chimique par diffusion de la zone superficielle. Les traitements thermochimiques de diffusion ou cémentation, principalement par le carbone et l’azote sont, avec le durcissement par trempe superficielle, les plus utilisés pour le renforcement des pièces mécaniques en alliages fer-carbone (aciers et fontes).
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Claude LEROUX : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) - Consultant – Ancien directeur de la Sté Bodycote - Président d’honneur de l’A3TS (Association de traitement thermique et traitement de surface)
INTRODUCTION
Les traitements superficiels concernent une vaste famille de procédés dont l’objectif est d’augmenter les performances mécaniques des pièces traitées.
Les traitements thermochimiques de diffusion ou cémentation, principalement par le carbone et l’azote (carburation appelée couramment « cémentation », « carbonitruration », « nitruration », « nitrocarburation »), sont, avec le durcissement par trempe superficielle, les plus utilisés pour le renforcement des pièces mécaniques en alliages fer-carbone (aciers et fontes).
Les traitements thermochimiques concernent cependant toutes les familles de procédés qui conduisent à une transformation chimique par diffusion de la zone superficielle des pièces traitées, la masse est modifiée, mais les dimensions sont inchangées.
Ils se distinguent des procédés :
-
CVD (dépôt chimique en phase vapeur) ;
-
PVD (dépôt physique en phase vapeur) ;
-
PACVD (dépôt chimique en phase vapeur assistée plasma CVD).
Ceux-ci sont du type dépôt par condensation d’un composé défini, sans modification de la nature chimique de la surface du substrat (à l’exception de la zone nanométrique d’adhérence).
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Obtention des contraintes résiduelles – Importance
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2. Modes de renforcement associés aux traitements thermochimiques
Les objectifs sont d’élever les caractéristiques mécaniques superficielles vis-à-vis de l’usure et de la tenue en fatigue.
Deux effets sont principalement évalués :
-
le niveau de dureté ;
-
le taux de contraintes résiduelles en compression.
2.1 Durcissement des alliages métalliques en traitements thermochimiques
L’intervention d’un (ou plusieurs) élément(s) réactif(s) lors d’un traitement thermochimique, conduit à des modifications chimiques de la surface résultant de différents mécanismes.
HAUT DE PAGE2.1.1 Conversion chimique de la région superficielle de l’alliage
Par croissance d’un composé défini, il en résulte l’apparition d’un nouveau matériau dont les propriétés peuvent être très différentes du substrat. Création d’un carbure, d’un oxyde, d’un nitrure.
Ces matériaux sont du type « composés définis » ou « solutions solides secondaires », et ont des caractéristiques de la famille des matériaux appelés « céramiques ».
Leur niveau de dureté est le plus souvent très élevé.
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Modes de renforcement associés aux traitements thermochimiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEROUX (C.) - Cémentation par le carbone et carbonitruration – Procédés - [M 1 225] (2011).
-
(2) - LEROUX (C.) - Cémentation par le carbone et carbonitruration – Mise en œuvre des traitements - [M 1 226] (2011).
-
(3) - GANTOIS (M.), DULCY (J.) - Théories des traitements thermochimiques – Nitruration – Nitrocarburation – Systèmes binaires et ternaires fer – azote et fer – azote – carbone – Couche de combinaison - [M 1 224] (2010).
-
(4) - GANTOIS (M.), DULCY (J.) - Théorie des traitements thermochimiques – Cémentation – Carburation - [M 1 222] (2007).
-
(5) - THOMAS (B.), SCHMITT (J.H.) - Durcissement des aciers – Mécanismes - [M 4 340] (2002).
-
(6) - THOMAS (B.), SCHMITT (J.H.) - Durcissement...
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