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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3. Traitements en milieu gazeux
3.1 Nitruration à l’ammoniac
Du gaz ammoniac anhydre est injecté dans un four étanche à moufle métallique (four pot ou four cloche) doté d’un brassage parfait de l’atmosphère et d’une précision élevée de la température : ± 3 oC.
L’atmosphère est en légère surpression et le débit du gaz dans le four (ou taux de renouvellement), à une température donnée et pour une charge de pièces déterminée, fixe le taux de dissociation de l’ammoniac selon la réaction :
Seule la fraction de gaz non dissociée aura une action nitrurante selon le mécanisme suivant.
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Au contact de l’acier la molécule de NH3 subit un craquage catalytique en NH2 , NH, N et H :
NH3® NH2+ HNH2® NH+ HNH® N+ HUne partie de l’azote naissant produit diffuse à la surface de l’acier, tandis qu’une autre partie est désorbée pour reconduire à la formation de la molécule N2 . La diffusion d’azote dans le matériau dépend de la concentration locale en azote atomique.
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La phase α étant très rapidement saturée en azote, les phases γ ’ ou ε apparaissent par nucléations localisées.
Les phases γ ’ ou ε croissent tandis que de l’azote continue à diffuser dans la structure de l’acier. La croissance de γ ’ ou ε conduit à la formation de la couche de combinaison alors que celle-ci alimente la zone de diffusion :
couche de combinaison / zone...
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