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RÉSUMÉ
Les traitements superficiels ont pour objectif d’augmenter les performances mécaniques des pièces traitées, notamment vis-à-vis de l’usure et de la tenue en fatigue. Le niveau de dureté et le taux de contraintes résiduelles en compression sont les deux paramètres qui en traduisent les effets. Les traitements thermochimiques concernent toutes les familles de procédés qui mettent en œuvre des réactions chimiques en relation avec la température et qui conduisent à une transformation chimique par diffusion de la zone superficielle. Les traitements thermochimiques de diffusion ou cémentation, principalement par le carbone et l’azote sont, avec le durcissement par trempe superficielle, les plus utilisés pour le renforcement des pièces mécaniques en alliages fer-carbone (aciers et fontes).
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Claude LEROUX : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) - Consultant – Ancien directeur de la Sté Bodycote - Président d’honneur de l’A3TS (Association de traitement thermique et traitement de surface)
INTRODUCTION
Les traitements superficiels concernent une vaste famille de procédés dont l’objectif est d’augmenter les performances mécaniques des pièces traitées.
Les traitements thermochimiques de diffusion ou cémentation, principalement par le carbone et l’azote (carburation appelée couramment « cémentation », « carbonitruration », « nitruration », « nitrocarburation »), sont, avec le durcissement par trempe superficielle, les plus utilisés pour le renforcement des pièces mécaniques en alliages fer-carbone (aciers et fontes).
Les traitements thermochimiques concernent cependant toutes les familles de procédés qui conduisent à une transformation chimique par diffusion de la zone superficielle des pièces traitées, la masse est modifiée, mais les dimensions sont inchangées.
Ils se distinguent des procédés :
-
CVD (dépôt chimique en phase vapeur) ;
-
PVD (dépôt physique en phase vapeur) ;
-
PACVD (dépôt chimique en phase vapeur assistée plasma CVD).
Ceux-ci sont du type dépôt par condensation d’un composé défini, sans modification de la nature chimique de la surface du substrat (à l’exception de la zone nanométrique d’adhérence).
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Modes de renforcement associés aux traitements thermochimiquesArticle inclus dans l'offre
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1. Classification
Les traitements thermochimiques sont des opérations mettant en œuvre des réactions chimiques en relation avec la température et conduisant à des mécanismes de réaction superficielle avec un milieu réactif, ou donneur, et de diffusion de un (ou plusieurs) élément(s) en profondeur.
En ce qui concerne le carbone et l’azote, les considérations théoriques, principalement sous l’angle des réactions thermodynamiques gaz-métal, ont été abordées dans les articles [M 1 222] et [M 1 224].
Les figures 1 et 2 situent la place des traitements thermochimiques parmi les traitements thermiques et les traitements de surface par voie thermique.
Les traitements thermochimiques de diffusion font partie des traitements superficiels, à côté des traitements de durcissement par trempe après chauffage superficiel.
Les traitements thermiques superficiels se classent également parmi les traitements de surface par voie thermique, à côté des dépôts en phase vapeur et de l’implantation ionique.
Le nom usuel pour désigner le traitement thermochimique est directement lié à celui, ou à ceux, des éléments diffusants. Toutefois, tous les traitements thermochimiques sont, au sens académique, des cémentations (cémentation par le carbone, l’azote, le chrome…).
L’usage a détourné le terme « cémentation » pour « traitement de carburation »...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEROUX (C.) - Cémentation par le carbone et carbonitruration – Procédés - [M 1 225] (2011).
-
(2) - LEROUX (C.) - Cémentation par le carbone et carbonitruration – Mise en œuvre des traitements - [M 1 226] (2011).
-
(3) - GANTOIS (M.), DULCY (J.) - Théories des traitements thermochimiques – Nitruration – Nitrocarburation – Systèmes binaires et ternaires fer – azote et fer – azote – carbone – Couche de combinaison - [M 1 224] (2010).
-
(4) - GANTOIS (M.), DULCY (J.) - Théorie des traitements thermochimiques – Cémentation – Carburation - [M 1 222] (2007).
-
(5) - THOMAS (B.), SCHMITT (J.H.) - Durcissement des aciers – Mécanismes - [M 4 340] (2002).
-
(6) - THOMAS (B.), SCHMITT (J.H.) - Durcissement...
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