CHAPITRE 6 - MÉTHODES DE PRÉPARATION DES SURFACES
263
2.2.3. Principaux traitements de surface
Les traitements de surface peuvent être classés en fonction des types d’interaction faisceau-surface (Fig. 6.14).
Traitements en phase solide
Ils s’adressent essentiellement aux aciers et aux fontes : on provoque une trempe
martensitique classique basée sur l’apport superficiel de chaleur par le faisceau
qui permet d’atteindre l’austénitisation du matériau ; en raison du défilement
relatif faisceau /pièce, le refroidissement (trempe) est assuré par la matière sousjacente qui sert de << puits thermique ». Avec de tels cycles thermiques rapides, il
faut tenir compte du déplacement des points de transformation Ac, et Ac,. On
obtient une augmentation de dureté et des contraintes de compression dans la
zone traitée ( lo2 à lo3 W.cm-2 pendant
à quelques secondes, épaisseur traitée = l mm).
Ces contraintes améliorent la tenue à la fatigue mais leur niveau n’est pas
supérieur à celui obtenu par les procédés classiques (grenaillage, galetage), en
revanche leur stabilité est celle des traitements martensitiques : le procédé peut
être très intéressant pour des traitements locaux (zones de concentration de
contraintes) dans les lignes de production.
L’augmentation de dureté est mise à profit pour le traitement de glissières de
machines-outils. On peut également traiter des éléments tels que des chemises
de moteurs thermiques, à l’aide de dispositifs de transport de faisceau à miroirs
tournants : les problèmes de recouvrement sont négligés car l’alternance de
zones dures et de zones moins dures favorise le transport des débris d’usure.
Traitements avec fusion
Ces traitements s’effectuent avec ou sans apport de matière.
Fusion sans apport de matière
Une fusion suivie d’une solidification rapide conduit à u n affinage de la microstructure, quel que soit l’alliage, et permet, en particulier, d’obtenir u n << glaçage >>
de surface ou micro-recristallisation improprement appelée amorphisation. On
peut aussi faire évoluer une structure d’équilibre vers u n état métastable ; par
exemple, transformer superficiellement une fonte grise ou une fonte à graphite
sphéroïdal en fonte blanche résistant à l’usure (application à l’automobile). Ou
traiter des outils de coupe en provoquant la dissolution des carbures lors de la
fusion : après solidification, la partie traitée est sursaturée et possède alors u n
important potentiel de durcissement a u revenu.
L a difficulté essentielle de tous ces traitements est le risque d’apparition de
contraintes défavorables à la tenue à la fatigue : surface en traction, souscouche en compression ; ils sont surtout intéressants pour leur apport dans la
tenue à l’usure.
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2.2.3. Principaux traitements de surface
Les traitements de surface peuvent être classés en fonction des types d’interaction faisceau-surface (Fig. 6.14).
Traitements en phase solide
Ils s’adressent essentiellement aux aciers et aux fontes : on provoque une trempe
martensitique classique basée sur l’apport superficiel de chaleur par le faisceau
qui permet d’atteindre l’austénitisation du matériau ; en raison du défilement
relatif faisceau /pièce, le refroidissement (trempe) est assuré par la matière sousjacente qui sert de << puits thermique ». Avec de tels cycles thermiques rapides, il
faut tenir compte du déplacement des points de transformation Ac, et Ac,. On
obtient une augmentation de dureté et des contraintes de compression dans la
zone traitée ( lo2 à lo3 W.cm-2 pendant
à quelques secondes, épaisseur traitée = l mm).
Ces contraintes améliorent la tenue à la fatigue mais leur niveau n’est pas
supérieur à celui obtenu par les procédés classiques (grenaillage, galetage), en
revanche leur stabilité est celle des traitements martensitiques : le procédé peut
être très intéressant pour des traitements locaux (zones de concentration de
contraintes) dans les lignes de production.
L’augmentation de dureté est mise à profit pour le traitement de glissières de
machines-outils. On peut également traiter des éléments tels que des chemises
de moteurs thermiques, à l’aide de dispositifs de transport de faisceau à miroirs
tournants : les problèmes de recouvrement sont négligés car l’alternance de
zones dures et de zones moins dures favorise le transport des débris d’usure.
Traitements avec fusion
Ces traitements s’effectuent avec ou sans apport de matière.
Fusion sans apport de matière
Une fusion suivie d’une solidification rapide conduit à u n affinage de la microstructure, quel que soit l’alliage, et permet, en particulier, d’obtenir u n << glaçage >>
de surface ou micro-recristallisation improprement appelée amorphisation. On
peut aussi faire évoluer une structure d’équilibre vers u n état métastable ; par
exemple, transformer superficiellement une fonte grise ou une fonte à graphite
sphéroïdal en fonte blanche résistant à l’usure (application à l’automobile). Ou
traiter des outils de coupe en provoquant la dissolution des carbures lors de la
fusion : après solidification, la partie traitée est sursaturée et possède alors u n
important potentiel de durcissement a u revenu.
L a difficulté essentielle de tous ces traitements est le risque d’apparition de
contraintes défavorables à la tenue à la fatigue : surface en traction, souscouche en compression ; ils sont surtout intéressants pour leur apport dans la
tenue à l’usure.