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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12. Propriétés des pièces nitrurées
Les traitements de nitruration ou de nitrocarburation apportent, de manière plus ou moins sensible selon les procédés et les matériaux traités, les caractéristiques suivantes :
-
dureté superficielle élevée ;
-
modification chimique par croissance d’une couche de combinaison ;
-
mise en précontrainte de compression de la surface.
Les propriétés qui en résultent sont principalement :
-
l’augmentation de la résistance à la fatigue, spécialement en présence d’effets d’entaille et de concentrations de contraintes ;
-
l’amélioration de la résistance au grippage, au collage par adhésion et à l’usure par petits débattements, principalement grâce aux propriétés de la couche de combinaison ;
-
l’augmentation de la résistance à l’abrasion par effet d’augmentation de dureté ;
-
l’amélioration de la tenue à la corrosion après postoxydation ;
-
l’augmentation de la tenue à chaud.
La microstructure réalisée lors du traitement conditionne les propriétés d’utilisation. Le tableau ci-contre illustre cette relation dans le cas des aciers de construction et de quelques aciers à outils.
12.1 Fatigue
On constate que la microstructure influe peu vis-à-vis de ce type de sollicitation alors que la macrostructure (épaisseur de la couche de diffusion et résistance à cœur) a une action notable. Pour les aciers de construction, la limite de fatigue augmente avec l’épaisseur nitrurée jusqu’à un maximum (qui se situe vers 0,2-0,3 mm pour les aciers du type 34 CrMo 4) au-delà duquel on ne constate plus d’amélioration sensible.
De même les caractéristiques de fatigue augmentent avec la résistance à cœur de l’acier (et de la couche de diffusion). Le choix de ce dernier sera par conséquent déterminant vis-à-vis de cette sollicitation.
Il faut noter que l’amélioration des propriétés de fatigue due à la nitruration est particulièrement importante dans le cas de pièces ou d’éprouvettes entaillées [134] [135].
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