Matériaux de friction
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Les épaisseurs de traitement doivent être déterminées à partir de la connaissance du
champ de contraintes comme indiqué précédemment.
• Les traitements par durcissement interstitiel basés sur la diffusion d’éléments étrangers dans la structure, qui créent des contraintes résiduelles de compression fondamentales pour améliorer la résistance à l’usure par fatigue superficielle.
Les éléments les plus utilisés sont le carbone (carburation), l’azote (nitruration), le
soufre (sulfuration), ou un mélange de ces éléments (carbonitruration, sulfocarbonitruration). On peut aussi faire diffuser des éléments tels que le chrome (chromisation), le bore (boruration), le silicium (siliciuration).
Les procédés de carburation (cémentation) s’appliquent à la surface entière ou seulement dans les zones sollicitées. Les duretés atteintes dépendent de la composition
du métal de base. Elles peuvent atteindre 55 à 65 HRC. Les profondeurs classiques
de traitement vont de 1 à 1,5 mm pour des surfaces soumises à l’abrasion ou à des
conditions de roulement sévères: couronnes d’orientation à billes ou à rouleaux par
exemple.
L’enrichissement en soufre des surfaces au besoin en créant des sulfures de fer
accroît la résistance à l’adhésion et au grippage.
La nitruration est réalisée par réaction de l’azote avec des éléments d’alliage pour
former une couche superficielle riche en nitrures métalliques généralement superposée sur une couche de diffusion d’azote en position intersticielle dans le réseau du
métal. Les aciers contenant de l’aluminium ou des éléments formant des nitrures
tels que le chrome, le vanadium, le molybdène, le tungstène peuvent être durcis. La
dureté superficielle atteint 63 HRC et les profondeurs clasiques sont de l’ordre de
0,1 à 0,5 mm. La nitruration peut être réalisée sous forme gazeuse ou en bain de sel.
La carbonitruration réalisée en phase gazeuse permet d’atteindre des épaisseurs de
8 µ m à 0,5 mm et des duretés de l’ordre de 65 HRC.
L’ionitruration réalisée sous pression partielle d’azote avec l’aide de bombardements ioniques permet d’étendre le bénéfice des traitements à l’azote aux aciers
austénitiques ou aux alliages de titane.
L’implantation ionique d’éléments tels que l’azote, le carbone, le chrome permet
d’accroître les propriétés de résistance à l’usure des couches superficielles sur des
matériaux comme les aciers, les alliages de titane ou d’aluminium, le zirconium, les
céramiques et les polymères.
• Les traitements de conversion consistant à former un film de composé nouveau en surface par réaction thermochimique, qui améliorent notamment l’adhérence des films lubrifiants ou l’accrochage des vernis de glissement, (phosphatation
par exemple qui peut aussi s’utiliser pour fixer les lubrifiants lors de la mise en
forme des métaux par déformation).
• Les procédés mixtes associant des revêtements électrolytiques à des réactions thermochimiques. Ils permettent de réaliser des propriétés évoluant avec la
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Les épaisseurs de traitement doivent être déterminées à partir de la connaissance du
champ de contraintes comme indiqué précédemment.
• Les traitements par durcissement interstitiel basés sur la diffusion d’éléments étrangers dans la structure, qui créent des contraintes résiduelles de compression fondamentales pour améliorer la résistance à l’usure par fatigue superficielle.
Les éléments les plus utilisés sont le carbone (carburation), l’azote (nitruration), le
soufre (sulfuration), ou un mélange de ces éléments (carbonitruration, sulfocarbonitruration). On peut aussi faire diffuser des éléments tels que le chrome (chromisation), le bore (boruration), le silicium (siliciuration).
Les procédés de carburation (cémentation) s’appliquent à la surface entière ou seulement dans les zones sollicitées. Les duretés atteintes dépendent de la composition
du métal de base. Elles peuvent atteindre 55 à 65 HRC. Les profondeurs classiques
de traitement vont de 1 à 1,5 mm pour des surfaces soumises à l’abrasion ou à des
conditions de roulement sévères: couronnes d’orientation à billes ou à rouleaux par
exemple.
L’enrichissement en soufre des surfaces au besoin en créant des sulfures de fer
accroît la résistance à l’adhésion et au grippage.
La nitruration est réalisée par réaction de l’azote avec des éléments d’alliage pour
former une couche superficielle riche en nitrures métalliques généralement superposée sur une couche de diffusion d’azote en position intersticielle dans le réseau du
métal. Les aciers contenant de l’aluminium ou des éléments formant des nitrures
tels que le chrome, le vanadium, le molybdène, le tungstène peuvent être durcis. La
dureté superficielle atteint 63 HRC et les profondeurs clasiques sont de l’ordre de
0,1 à 0,5 mm. La nitruration peut être réalisée sous forme gazeuse ou en bain de sel.
La carbonitruration réalisée en phase gazeuse permet d’atteindre des épaisseurs de
8 µ m à 0,5 mm et des duretés de l’ordre de 65 HRC.
L’ionitruration réalisée sous pression partielle d’azote avec l’aide de bombardements ioniques permet d’étendre le bénéfice des traitements à l’azote aux aciers
austénitiques ou aux alliages de titane.
L’implantation ionique d’éléments tels que l’azote, le carbone, le chrome permet
d’accroître les propriétés de résistance à l’usure des couches superficielles sur des
matériaux comme les aciers, les alliages de titane ou d’aluminium, le zirconium, les
céramiques et les polymères.
• Les traitements de conversion consistant à former un film de composé nouveau en surface par réaction thermochimique, qui améliorent notamment l’adhérence des films lubrifiants ou l’accrochage des vernis de glissement, (phosphatation
par exemple qui peut aussi s’utiliser pour fixer les lubrifiants lors de la mise en
forme des métaux par déformation).
• Les procédés mixtes associant des revêtements électrolytiques à des réactions thermochimiques. Ils permettent de réaliser des propriétés évoluant avec la