Présentation
Auteur(s)
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Patrick COPPIN : Ingénieur de l’École Centrale de Paris - Docteur ès science des Matériaux - Chef de Marché International Métallurgie à L’ Air Liquide
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Benoît LHOTE : Ingénieur de l’École Centrale de Paris - Responsable du programme Traitement Thermique pour la France à L’ Air Liquide
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Meryem BUFFIN : Ingénieur Civil en Sciences des Matériaux de l’Université Catholique de Louvain - Ingénieur de Recherche Traitement Thermique au Centre de Recherche Claude Delorme de L’ Air Liquide
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Serban CANTACUZÈNE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble (ENSEEG) - Docteur ès sciences des Matériaux - Ingénieur de Recherche Traitement Thermique au Centre de Recherche Claude Delorme de L’ Air Liquide
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Lire l’articleINTRODUCTION
Aujourd’hui, l’utilisation d’atmosphères gazeuses pour le traitement ther-mique des métaux est devenue la norme. De plus, les exigences croissantes en terme de qualité et la nécessité de contrôler et de reproduire cette qualité imposent l’utilisation d’atmosphères de qualité de mieux en mieux élaborées et régulées.
Cette tendance a pour conséquence la mise sur le marché de nouvelles solutions de fourniture d’atmosphères et de moyens de contrôles : l’atmosphère est aujourd’hui une composante essentielle du traitement thermique au même titre que la maîtrise des paramètres thermiques.
Les atmosphères gazeuses utilisées dans les fours sont généralement constituées de mélanges de plusieurs gaz (N2, H2, CO, Ar, He) avec des traces d’impuretés (O2, H2O, CO2, CH4). Les propriétés globales de ces atmosphères dépendent des caractéristiques intrinsèques des mélanges unitaires et donc de la capacité du fournisseur de l’atmosphère d’en assurer la qualité et la reproductibilité.
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- Version archivée 1 de juil. 1988 par Michel KOSTELITZ
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11. Analyse et régulation des atmosphères
11.1 Analyse des atmosphères
Les espèces gazeuses les plus couramment analysées en traitement thermique sont le CO, CO2, CH4, H2, O2 et H2O. Bien qu’un grand nombre de méthodes d’analyse aient été mises au point au cours du temps, certaines se sont imposées aux acteurs du métier à cause de leur facilité d’utilisation, de leur précision d’analyse et de leur robustesse et fiabilité dans le temps. Il s’agit, suivant le cas, de méthodes physiques, physico-chimiques, chimiques ou bien électrochimiques, avec une montée en puissance de l’utilisation de méthodes physiques [1] [30].
Les teneurs en CO, CO2 et CH4 dans l’atmosphère d’un four de traitement thermique sont le plus souvent mesurées à l’aide d’analyseurs infrarouge. Le fonctionnement de ces analyseurs est basé sur l’absorption de la radiation infrarouge par les molécules de gaz, de manière sélective, à différentes longueur d’onde. Ces appareils, qui comparent en continu le gaz prélevé dans le four avec un gaz de référence, peuvent analyser et afficher en temps réel la concentration de ces espèces dans le mélange gazeux.
Les teneurs en H2 dans les atmosphères de traitement thermique sont mesurées, généralement, à l’aide d’analyseurs qui comparent la conductivité thermique du gaz prélevé dans le four avec la conductivité thermique d’un gaz de référence (la plupart du temps de l’azote ou de l’air). La forte différence entre la conductivité thermique de H2 et celles de N2, de O2, du CO et du CH4 rend cette analyse extrêmement précise et d’une grande facilité de mise en œuvre.
Les teneurs en O2 peuvent être mesurées à l’aide d’analyseurs comprenant une cellule électrochimique délivrant une tension...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BEGUIN (C.) - Introduction à la technique des atmosphères contrôlées - . Association Suisse de traitement thermique, 1994.
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(2) - ASM Handbook - . Volume 4, Heat Treating. ASM International, 1991.
-
(3) - NEMENYI (R.) - Controlled atmospheres for heat treatment - . Pergamon Press, 1984.
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(4) - GHIGLIONE (D.), LEROUX (C.), TOURNIER (Ch.) - Pratiques des traitements thermochimiques - . Éditions Techniques de l’Ingénieur, 1997.
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(5) - REGENT (L.) - Modélisation des échanges de chaleur dans un four continu de traitement thermique - . Rapport interne Air Liquide no 32/89.
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(6) - KAY (H.) - Design of furnaces for reheating - . Metals Technology, oct. 1975.
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