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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Généralités sur les gazArticle inclus dans l'offre
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1. Rôle de l’atmosphère
Le rôle de l’atmosphère en traitement thermique est de maîtriser les caractéristiques physico-chimiques de la surface des pièces traitées. Ce rôle dépend du type de traitement choisi ainsi que de l’inter-action que l’on souhaite avoir entre le gaz et la surface du métal.
Dans le cas des traitements thermiques destinés à modifier les propriétés métallurgiques « à cœur » (recuits, revenus, trempes gazeuses), l’atmosphère doit protéger la surface métallique de toute réaction indésirable (telles oxydation, cémentation, décarburation) et doit véhiculer la chaleur entre le métal traité et les parties chaudes (résistances, tubes radiants) et froides (ventilateurs, échangeurs, chemises d’eau, zones de trempe) du procédé. Les atmosphères utilisées pour ce type de traitements sont soit des atmosphères inertes vis-à-vis du métal traité (N2, Ar, He), soit des atmosphères réductrices (H2, N2 + H2, N2 + hydrocarbure, N2 + H2 + CO).
Dans le cas des traitements thermochimiques destinés à modifier les propriétés métallurgiques de la surface du métal (cémentation, recuit décarburant, nitruration, carbonitruration), l’atmosphère doit véhiculer et renouveler des espèces qui interagissent chimiquement avec le métal traité. Les atmosphères utilisées pour ces traitements vont contenir des espèces actives, CO et CxHy pour la cémentation, N2 et NH3 pour la nitruration, CO2 et H2O pour le recuit décarburant.
En dehors de cette segmentation, l’atmosphère peut aussi avoir un rôle dans le dégraissage, le nettoyage ou l’activation de la surface du métal (élimination des contaminants durant le recuit, activation de la surface de tôle avant galvanisation, préparation de surface avant brasage).
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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.
-
(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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