Dégradation de surface des pièces métalliques en traitement thermique

Le traitement thermique a pour fonction de modifier la microstructure initiale d’une pièce en surface et/ou à cœur, pour lui conférer des propriétés d’usage spécifiques (amélioration de la résistance à l’usure, de la durée de vie en fatigue, de la résistance à la corrosion…).

Lors du traitement thermique – qui consiste à porter la pièce en température dans une ambiance gazeuse – des interactions non souhaitées entre la surface de la pièce et l’atmosphère du four peuvent se produire et conduire à la dégradation de la surface. Parmi les précautions, une attention particulière doit être portée avant traitement sur la préparation de la surface de la pièce à traiter, surface qui doit présenter un état de contamination connu et maîtrisé. La présence de résidus superficiels peut être la cause de dégradations par effet de barrière thermique ou physique et/ou de réactions physico-chimiques entre la pièce et l’environnement gazeux chauffé. La maîtrise de l’atmosphère de traitement (réglage du potentiel carbone par exemple) joue également un rôle prépondérant dans les réactions physico-chimiques pouvant se produire à la surface des pièces et conduire à leur dégradation. Les effets couplés de l’atmosphère et de la contamination des surfaces avant traitement ont en effet un impact direct sur la qualité des pièces traitées. Une mauvaise maîtrise des paramètres de traitement thermique peut donc être à l’origine de dégradations des pièces traitées qui peuvent également révéler des anomalies du process de fabrication en amont.

La première section de cet article est dédiée aux différentes sources de contaminations pouvant être retrouvées sur les pièces : leur nature, leur origine et leur impact.

Dans une deuxième section, sont développées les différentes atmosphères de traitement thermique et l’impact d’atmosphères mal maîtrisées sur la qualité des pièces traitées.

En supplément des éléments cités ci-dessus, les différentes parties ou équipements des fours de traitements thermiques (tapis, moufle, sole…), également soumis aux ambiances gazeuses chauffées, peuvent être le siège de dégradations et ils sont abordés dans cet article.

Enfin, nous évoquons brièvement les différentes techniques d’analyses pouvant être utilisées avant et après traitement thermique. Les principales règles de métier pour limiter les dégradations sur les pièces à traiter ou sur les éléments de four sont citées.

Le lecteur trouvera en fin d'article un tableau des sigles et des symboles utilisés.