Traitements thermiques superficiels des aciers

Les traitements thermiques superficiels des pièces en alliages ferreux sont destinés à améliorer leur résistance à la fatigue ou (et) à l’usure en durcissant les zones critiques superficielles par des apports thermiques suffisamment brefs et localisés pour confiner les effets structuraux. Les cycles thermiques associés visent soit un chauffage rapide localisé d’austénitisation en phase solide (typiquement quelques secondes au-delà de 800  ^o C) suivi de trempe naturelle ou forcée, soit une refusion superficielle suivie du refroidissement permettant l’évolution structurale désirée (par exemple : transformation de fonte grise en fonte blanche).

À côté de ces traitements par seul apport thermique, se développent aussi des traitements avec refusion superficielle en présence d’un matériau d’apport sous forme de prédépôt ou poudre projetée : simple enrichissement, recouvrement par un nouvel alliage, inoculation de particules dures ou réfractaires...

Nous n’aborderons dans le présent article que la famille de traitements sans matériau d’apport, en nous attachant essentiellement au durcissement en phase solide des aciers.

Dans ce dernier domaine, économiquement important pour les industries mécaniques, la plus large place revient au durcissement superficiel par trempe après chauffage par induction électromagnétique (source thermique sous-cutanée de courants induits haute fréquence).

L’essor de ce procédé est lié à ses avantages techniques et économiques :

• limitation économique (rendement) et modulable des apports énergétiques ;

• disponibilité (délai de mise en œuvre) et souplesse de la source ;

• cycles rapides et non polluants autorisant le traitement en chaîne de fabrication ;

• qualité des pièces traitées en ce qui concerne la reproductibilité du durcissement, les risques de déformations, la facilité de mise en compression naturelle des surfaces, la faible épaisseur affectée par l’oxydation de celles-ci.

Le développement plus particulier de ces traitements dans l’industrie automobile a accompagné la mise au point de générateurs et d’inducteurs adaptés aux fortes cadences, ainsi que de transferts automatisés permettant une gestion industrielle à flux tendu.

D’autres sources thermiques capables de puissances surfaciques importantes, telles que : lasers continus ou impulsionnels, faisceaux d’électrons , torches plasma ...