Traitements par diffusion
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Selon les conditions de procédé choisies, on peut donc obtenir des nitrurations
avec ou sans couche de nitrure en surface.
La morphologie de la nitruration est déterminée par la métallurgie des aciers.
En l’absence d’éléments d’alliage, par exemple pour un XC18, il n’y a que très peu
de précipitation de nitrures dans la matrice de ferrite et l’azote dissous n’entraîne
qu’une faible augmentation de la dureté dans la zone de diffusion. En métallographie, on observera donc une couche blanche comme principale modification.
Pour un acier au chrome comme un CD4, la couche de diffusion est marquée par la
précipitation de nitrures de chrome et une perte de résistance à l’attaque de la
matrice dans une attaque au Nital.
Ceci a mené au développement d’aciers conçus pour la nitruration, notamment par alliage avec aluminium, qui forme facilement un nitrure mais pas de carbure.
12.5.5 Carburation
La carburation peut être utilisée pour recouvrir un acier hypoeutectique d’une
couche superficielle d’acier hypereutectique. Le traitement de diffusion a lieu à des
températures supérieures à 600 ˚C.
Le fait que la solubilité du carbone dans la ferrite et l’austénite diminue avec la
température a comme conséquence que la distribution des phases change au refroidissement. On obtient une précipitation de cémentite.
La cémentation est une technique très répandue et concerne probablement un
quart de tous les traitements thermiques pour les aciers. Son avantage par rapport à
la nitruration est qu’elle permet d’améliorer la dureté des surfaces des aciers faiblement alliés avec une bonne profondeur (typiquement 0,1-0,4 mm). Son inconvénient est la déformation liée au traitement thermique et l’incompatibilité avec la
technologie du vide. La cémentation produit des pièces sales et recouvertes de calamine, qui devront être décapées pour la plupart des applications. Les efforts de
développer une cémentation sous plasma n’ont pas eu un grand succès. Parmi les
applications, on trouve notamment tous les pignons des engrenages jusqu’à
moyenne taille – limite imposée par la déformation – qui seront rectifiés ou rasés
après le traitement et la petite pièce – agrafes, ressorts, poussoirs, vis, écrous,
leviers, etc. – qui sera traitée par PVD ou galvanoplastie pour assurer une résistance
à la corrosion. Pour ceux-là on utilise des équipements à travail continu, les «fours
à tapis».
12.5.6 Siliciuration
La siliciuration de carbones peut se faire soit à partir de silicium fondu soit
par pyrolyse d’un composé gazeux du silicium tel que les silanes. Elle est utilisée
pour former des microcomposites du type SiC/C qui combinent une bonne résistance à l’abrasion et à la corrosion avec un coefficient de frottement bas et une
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Selon les conditions de procédé choisies, on peut donc obtenir des nitrurations
avec ou sans couche de nitrure en surface.
La morphologie de la nitruration est déterminée par la métallurgie des aciers.
En l’absence d’éléments d’alliage, par exemple pour un XC18, il n’y a que très peu
de précipitation de nitrures dans la matrice de ferrite et l’azote dissous n’entraîne
qu’une faible augmentation de la dureté dans la zone de diffusion. En métallographie, on observera donc une couche blanche comme principale modification.
Pour un acier au chrome comme un CD4, la couche de diffusion est marquée par la
précipitation de nitrures de chrome et une perte de résistance à l’attaque de la
matrice dans une attaque au Nital.
Ceci a mené au développement d’aciers conçus pour la nitruration, notamment par alliage avec aluminium, qui forme facilement un nitrure mais pas de carbure.
12.5.5 Carburation
La carburation peut être utilisée pour recouvrir un acier hypoeutectique d’une
couche superficielle d’acier hypereutectique. Le traitement de diffusion a lieu à des
températures supérieures à 600 ˚C.
Le fait que la solubilité du carbone dans la ferrite et l’austénite diminue avec la
température a comme conséquence que la distribution des phases change au refroidissement. On obtient une précipitation de cémentite.
La cémentation est une technique très répandue et concerne probablement un
quart de tous les traitements thermiques pour les aciers. Son avantage par rapport à
la nitruration est qu’elle permet d’améliorer la dureté des surfaces des aciers faiblement alliés avec une bonne profondeur (typiquement 0,1-0,4 mm). Son inconvénient est la déformation liée au traitement thermique et l’incompatibilité avec la
technologie du vide. La cémentation produit des pièces sales et recouvertes de calamine, qui devront être décapées pour la plupart des applications. Les efforts de
développer une cémentation sous plasma n’ont pas eu un grand succès. Parmi les
applications, on trouve notamment tous les pignons des engrenages jusqu’à
moyenne taille – limite imposée par la déformation – qui seront rectifiés ou rasés
après le traitement et la petite pièce – agrafes, ressorts, poussoirs, vis, écrous,
leviers, etc. – qui sera traitée par PVD ou galvanoplastie pour assurer une résistance
à la corrosion. Pour ceux-là on utilise des équipements à travail continu, les «fours
à tapis».
12.5.6 Siliciuration
La siliciuration de carbones peut se faire soit à partir de silicium fondu soit
par pyrolyse d’un composé gazeux du silicium tel que les silanes. Elle est utilisée
pour former des microcomposites du type SiC/C qui combinent une bonne résistance à l’abrasion et à la corrosion avec un coefficient de frottement bas et une