Présentation

Article interactif

1 - TRAITEMENT DE TRANSFORMATION STRUCTURALE SUPERFICIELLE PAR VOIE MÉCANIQUE

2 - TRAITEMENT DE TREMPE SUPERFICIELLE PAR INDUCTION

3 - TRAITEMENTS SUPERFICIELS PAR FAISCEAUX À HAUTE DENSITÉ D’ÉNERGIE

4 - TRAITEMENTS THERMOCHIMIQUES

5 - IMPLANTATION IONIQUE

6 - DÉPÔTS DURS OBTENUS PAR VOIE SÈCHE

7 - DÉPÔTS DURS OBTENUS PAR VOIE LIQUIDE

8 - TECHNIQUES DE RECHARGEMENT

9 - COMPACTION ISOSTATIQUE À CHAUD

10 - CONCLUSION

11 - GLOSSAIRE

12 - NOTATIONS

Article de référence | Réf : M1135 v4

Implantation ionique
Traitements superficiels des aciers à outils

Auteur(s) : Robert LÉVÊQUE

Date de publication : 10 sept. 2021

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Les traitements mécaniques ou thermiques superficiels, les traitements thermochimiques, les revêtements minces obtenus par voie sèche ou par voie liquide et les revêtements épais obtenus par rechargement ou compaction isostatique à chaud constituent les différentes catégories de traitements superficiels des aciers à outils. Ils contribuent à améliorer les propriétés de résistance au frottement et à l’usure, de tenue à la fatigue mécanique ou thermique, de résistance à l’oxydation ou à la corrosion. Cet article décrit les fonctionnalités apportées par chaque catégorie de traitement précédemment décrite.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Surface treatments of tool steels

Mechanical or thermal surface treatments, thermomechanical treatments, thin coatings obtained by dry or liquid process and thick coatings obtained by hardfacing or hot isostatic compaction constitute the different categories of surface treatments of tool steels. They help to improve the properties of friction and wear resistance, mechanical or thermal fatigue resistance, oxidation or corrosion resistance. This article describes the functionalities provided by each category of processing previously described.

Auteur(s)

  • Robert LÉVÊQUE : Ingénieur civil des Mines - Président d’honneur du Cercle d’études des métaux à l’École nationale supérieure - des Mines de Saint-Étienne, Saint-Étienne, France

INTRODUCTION

Les traitements superficiels dans le domaine des aciers à outils ont pour but essentiel de réaliser une structure à gradient de propriétés mécaniques permettant d’améliorer, d’une part, la résistance au frottement et à l’usure sans dégrader la tenue à l’oxydation et à la corrosion, d’autre part, la résistance à la fatigue mécanique, thermique et de surface sans dégrader la tenue à la propagation des fissures et à l’écaillage. Les procédés couramment employés pour réaliser ces gradients de propriétés utilisent la voie mécanique (nanostructuration superficielle par attrition mécanique), thermique (traitement de trempe superficielle) ou thermochimique. Les caractéristiques tribologiques de la surface pourront être données en plus par des revêtements minces de quelques micromètres d’épaisseur apportant par ailleurs une protection contre l’oxydation, la corrosion ou l’échauffement en service. Ces revêtements sont réalisés par les techniques classiques de dépôt par voie liquide (notamment par galvanoplastie), ainsi que par les techniques de dépôt par voie sèche utilisant la voie chimique (CVD) et la voie physique (PVD). La combinaison du gradient de propriétés obtenu par traitement thermique ou thermochimique de surface et du revêtement dur obtenu par l’une des techniques citées permet d’optimiser les propriétés de surface de l’acier à outils en vue de ses conditions d’utilisation. Pour certaines applications, notamment dans le domaine de l’outillage de mise en forme à chaud ou à froid et certaines pièces d’usure, il est possible d’utiliser le rechargement ou la compaction isostatique à chaud, pour obtenir des revêtements épais, pouvant même atteindre plusieurs millimètres d’épaisseur dans ce dernier cas. La dernière famille de procédés permet de renforcer substantiellement la résistance à la fatigue thermique et à la déformation grâce à l’emploi d’alliages base nickel ou cobalt à hautes caractéristiques mécaniques à chaud.

La première partie du présent article est relative aux traitements de transformation structurale par voie mécanique ou thermique, ainsi qu’aux traitements thermochimiques. La deuxième partie est relative aux revêtements minces obtenus par la voie liquide ou par la voie sèche, et la dernière partie, aux revêtements épais obtenus par rechargement ou compaction isostatique à chaud.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des notations utilisées.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

properties   |   surface treatment   |   tool steels

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v4-m1135


Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

5. Implantation ionique

L’implantation ionique est un procédé purement physique où des ions sélectionnés sont accélérés sous une très basse pression résiduelle à des énergies allant de quelques dizaines à quelques centaines de kiloélectronvolts, afin de les introduire dans les couches superficielles d’un matériau. En affectant ainsi la composition chimique et les paramètres physiques sur une épaisseur généralement inférieure au micromètre, on modifie notablement les propriétés de surface du matériau.

Dans le domaine des aciers à outils où est recherchée une amélioration de la résistance au frottement, à l’usure et à la corrosion, les espèces le plus souvent implantées sont l’azote, l’azote avec le chrome, le carbone avec le titane. Dans le cas d’ions obtenus à partir de composés gazeux simples, comme l’azote seul par exemple, les équipements sont en général dépourvus de séparation magnétique et leur disposition est verticale. Dans le cas du chrome et du titane implantés respectivement avec l’azote et le carbone, les ions métalliques sont obtenus par décharge électrique dans des atmosphères gazeuses d’halogénures, la sélection des espèces désirées est obtenue par séparation magnétique et les installations sont disposées horizontalement (figure 11).

Après avoir été ou non triés puis accélérés à des tensions de quelques dizaines à quelques centaines de kilovolts (20 à 200 kV), sous une pression résiduelle de 5 x 10−3 Pa environ, les ions pénètrent dans le matériau et sont arrêtés en perdant leur énergie par interactions coulombiennes et par collisions avec les atomes du substrat. Ils se répartissent selon une distribution sensiblement gaussienne avec une concentration maximale située entre 50 et 100 nm de la surface ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Implantation ionique
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MULLER (T.), PRÉZEAU (T.), SAMUEL (J.) -   Le nanopeening : une solution industrielle de nanostructuration de surface pour augmenter la durée de vie des outillages – Colloque Moules et Outils 2011.  -  École des Mines d’Albi, bulletin du CEM, Tome XVIII, n° 8 (2011).

  • (2) - MARSCHALL (C.W.) -   Hardening tool steels by induction.  -  Metal Progress (USA), p. 88 (1973).

  • (3) - GUERIN (S.) -   Le laser structure en 3D la surface des moules – Colloque Moules et Outils 2011.  -  École des Mines d’Albi, bulletin du CEM, Tome XVIII, n° 8 (2011).

  • (4) - SODER (H.) -   Le micro-usinage laser à impulsions ultra-brèves – femto-seconde. Journée technique organisée par le CEM, l’ARDI Rhône-Alpes et le Club Laser et Procédés.  -  École des Mines de Saint-Étienne, bulletin du CEM, Tome XVIII, n° 10 (2012).

  • (5) - CHABROL (C.), NOWAK (J.F.), LÉVÊQUE (R.) -   Possibilités offertes par les lasers...

NORMES

  • Systèmes de désignation des aciers – Partie 1 : désignation symbolique. - NF EN 10027-1 - 2-2017

  • Systèmes de désignation des aciers – Partie 2 : systèmes numériques. - NF EN 10027-2 - 6-2015

  • Aciers à outils. - NF EN ISO 4957 - 6-2018

  • Aciers pour nitruration – Conditions techniques de livraison. - NF EN 10085 - 3-2002

1 Annexes

HAUT DE PAGE

1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)

Centre technique des industries mécaniques (CETIM), BP 67, 60304 Senlis Cedex

http://www.cetim.fr/

Association de Traitement Thermique et de Traitement de Surface (A3TS), 71 rue Lafayette, 75009 Paris

http://www.a3ts.org

HAUT DE PAGE

1.2 Données économiques

HAUT DE PAGE

1.2.1 Producteurs d’aciers à outils (liste non exhaustive)

Ascometal, Avenue de France, 57300 Hagondange

http://www.ascometal.com

Bohler Uddeholm France, 12 rue Mercier, ZI de Mitry-Compans, 77290 Mitry-Mory

http://www.uddeholm.fr

Edelstahlwerke Witten – Krefeld Härterei Technik GmbH, Auestrasse 4, D...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS