CHAPITRE 10
TRAITEMENTS THERMIQUES
10.1 OBJECTIFS
L’objectif de ce chapitre est de familiariser le lecteur avec les traitements thermiques superficiels et l’aider à la compréhension des phénomènes suivants:
• les mécanismes de transfert de chaleur;
• les critères de choix pour un système de chauffage;
• les éléments à spécifier pour un système de chauffage;
• les avantages techniques et économiques des traitements de surface superficiels.
10.2 INTRODUCTION
Les traitements thermiques des surfaces utilisent les modifications des propriétés électriques, mécaniques et chimiques des surfaces produites par des transitions
de phase solide-solide. Les traitements thermiques qui font appel à la transition
liquide-solide sont traités au chapitre 14. La différence par rapport au traitement
thermique des pièces complètes provient de la limitation de la modification de
structure à une zone sous-jacente à la surface. Son étendue peut être variable mais
elle ne dépassera jamais quelques millimètres. C’est une des méthodes les plus
anciennes de traitements de surface, probablement déjà mise au point à l’âge de fer
pour les armes coupantes.
Les applications les plus importantes sont aujourd’hui la recristallisation des
zones superficielles de plaquettes et la formation de couches de composés définis
par interdiffusion sur les plaquettes ainsi que la redistribution des dopants par une
diffusion activée thermiquement suivant une implantation ionique: trois étapes fondamentales dans la fabrication du MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistors).
Sans autres spécifications, il est bien sûr plus facile de faire un traitement thermique superficiel qu’un traitement à cœur: dans les semiconducteurs, les métaux et
les alliages, l’apport de la chaleur est toujours limité à une zone superficielle.
L’étendue de cette zone dépend de la source et du puits d’énergie, sa puissance et le
mécanisme d’absorption de l’énergie. La figure 10.1 résume le déroulement d’un
traitement thermique superficiel.
TRAITEMENTS THERMIQUES
10.1 OBJECTIFS
L’objectif de ce chapitre est de familiariser le lecteur avec les traitements thermiques superficiels et l’aider à la compréhension des phénomènes suivants:
• les mécanismes de transfert de chaleur;
• les critères de choix pour un système de chauffage;
• les éléments à spécifier pour un système de chauffage;
• les avantages techniques et économiques des traitements de surface superficiels.
10.2 INTRODUCTION
Les traitements thermiques des surfaces utilisent les modifications des propriétés électriques, mécaniques et chimiques des surfaces produites par des transitions
de phase solide-solide. Les traitements thermiques qui font appel à la transition
liquide-solide sont traités au chapitre 14. La différence par rapport au traitement
thermique des pièces complètes provient de la limitation de la modification de
structure à une zone sous-jacente à la surface. Son étendue peut être variable mais
elle ne dépassera jamais quelques millimètres. C’est une des méthodes les plus
anciennes de traitements de surface, probablement déjà mise au point à l’âge de fer
pour les armes coupantes.
Les applications les plus importantes sont aujourd’hui la recristallisation des
zones superficielles de plaquettes et la formation de couches de composés définis
par interdiffusion sur les plaquettes ainsi que la redistribution des dopants par une
diffusion activée thermiquement suivant une implantation ionique: trois étapes fondamentales dans la fabrication du MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistors).
Sans autres spécifications, il est bien sûr plus facile de faire un traitement thermique superficiel qu’un traitement à cœur: dans les semiconducteurs, les métaux et
les alliages, l’apport de la chaleur est toujours limité à une zone superficielle.
L’étendue de cette zone dépend de la source et du puits d’énergie, sa puissance et le
mécanisme d’absorption de l’énergie. La figure 10.1 résume le déroulement d’un
traitement thermique superficiel.