Présentation
Auteur(s)
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Dominique GHIGLIONE : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon (ECL) - Ingénieur au Service Matériaux et Traitements thermiques du Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM)
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Claude LEROUX : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) - Directeur Général de Partiot SA
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Christian TOURNIER : Ingénieur Diplômé par l’État (DPE) - Directeur Technique et qualité de la Société Vide et Traitements Services
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Lire l’articleINTRODUCTION
La nitruration ou apport d’azote par diffusion à des températures comprises entre 350 et 600 oC est à la base d’une famille de traitements qui diffèrent par la nature des éléments complémentaires d’apport (C, O, S...) et les modes de mise en œuvre.
Le durcissement de la couche traitée est obtenu par transformation in situ lors de la diffusion et, de ce fait, aucun traitement complémentaire n’est nécessaire.
Les propriétés d’emploi des pièces nitrurées ou nitrocarburées dépendent fortement des nuances d’acier utilisées et des microstructures obtenues par traitement.
Le choix d’un procédé est donc conditionné par les possibilités de réalisation de la structure souhaitée et, bien entendu, par les critères économiques.
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- Version courante de juin 2012 par Claude LEROUX
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Nitruration et parachèvement oxydantArticle inclus dans l'offre
"Traitements des métaux"
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5. Autres procédés en développement
De nouveaux procédés se développent actuellement, en particulier les nitrurations sous basse pression et les nitrurations à haute pression.
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Nitruration basse pression
Le principe de ce procédé consiste à utiliser, comme milieu nitrurant, un mélange gazeux sous faible pression. Les composés utilisés sont à base d’ammoniac, avec des additions éventuelles de méthane (nitrocarburation) et d’oxygène (pur ou sous forme de variétés oxydées) dont le rôle semble primordial pour le contrôle de la couche de combinaison [87].
Un développement industriel récent [88] consiste à utiliser une atmosphère ALNAT ® N contenant de l’ammoniac (gaz nitrurant), du protoxyde d’azote (catalyseur), de l’azote (diluant) et un hydrocarbure (apport de carbone). Ce procédé est commercialisé sous le nom de NITRAL®.
Un cycle type comprend les phases suivantes :
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purge du four et chauffage de la charge sous vide ;
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introduction du gaz d’atmosphère, vers 400 oC, jusqu’à une pression comprise entre 100 et 400 hPa, puis mise à température ;
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nitruration proprement dite à des températures comprises entre 400 et 600 oC ;
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refroidissement de la charge.
Les principaux avantages de ce procédé se situent au niveau de la cinétique de traitement et de la simplicité et du coût de mise en œuvre : four semblable à un four de revenu sous basse pression et faible consommation de gaz.
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Nitruration sous haute pression
Les premiers essais relatifs à cette technique ont été réalisés au cours de l’année 1989. Pour mettre en œuvre ce procédé [89], les pièces sont placées dans un four qui s’apparente à un four sous vide. Dans un premier temps, un vide primaire est réalisé, puis un cycle thermique est appliqué aux pièces. Dans le même temps, une atmosphère de gaz NH3 et éventuellement N2 est introduite dans le four. Le cycle de composition gazeuse et de pression dépend des caractéristiques de couche recherchées. Des traitements séquencés sont parfois utilisés avec une phase de nitruration sous hautes pressions de 0,2 à 5 MPa, puis une phase de diffusion sous basses pressions (jusqu’à 10 MPa). Les températures...
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