La nitruration gazeuse est un processus de traitement thermochimique utilisé pour augmenter la résistance à l'usure, la dureté de la surface et l'endurance grâce à une dissolution d'azote et de précipitations de nitrures durs.
Les avantages de la nitruration et de la nitrocarburation
Diminution du coefficient de frottement. Amélioration des propriétés de glissement. Distorsion et/ou changement dimensionnel limités. Amélioration de la résistance à la corrosion.
Le traitement thermique est un ensemble de procédés industriels qui consistent à modifier les propriétés physiques, mécaniques et/ou chimiques de matériaux, principalement des aciers et des alliages métalliques.
Les aciers les plus utilisés sont les aciers dits de "nitruration" tels que 42CrMo4, 40CrMnMo 7, 33CrMoV12-9, 41CrAlMo7-10 ainsi que des aciers peu alliés pour la nitrocarbutation (S300 Pb, 16MnCr5, C45, …)
La carbonitruration présente l'avantage de s'appliquer aux aciers de décolletage tels que C 10, S300, S300 Pb. L'apport d'azote permet d'obtenir des duretés superficielles plus élevées.
Pour des charges plus élevées, l'acier 20NCD2 cémenté trempé sera préféré. La bonne résilience à coeur et la dureté de surface (57-62 HRc) obtenues après traitement permettent aux engrenages en 20NCD2 cémenté trempé de résister à des charges élevées et à des chocs en service.
Les aciers alliés de cémentation ont une particularité : leur teneur en carbone est augmentée en surface afin d'obtenir une couche plus dure après trempe. Ils font partie des aciers pour traitements thermiques.
La trempe et plus généralement les traitements thermiques (austénitisation, trempe, revenu, …) effectués sur les pièces de fonderie en acier permettent de leur conférer leurs propriétés d'usage : caractéristiques mécaniques, résistance à la corrosion, résistance à l'usure, ….
Pour le durcir, il faut effectuer une trempe. Cette manipulation consiste à chauffer le métal puis à le refroidir de façon contrôlée dans un bain d'eau ou d'huile. La trempe est suivie d'un revenu qui est une étape permettant de fixer les propriétés de dureté et de ductilité de l'acier X Source de recherche .
Un acier dit pré-traité signifie simplement que c'est un acier traité prêt à l'emploi. L'état métallurgique de l'acier traité est parfois mentionné par les lettres QT (quenched and tempered=trempé et revenu) qui suivent la nuance. Exemple : 42CrMoS4 + QT (42CD4 traité).
Le processus de trempe en forge et en métallurgie permet de refroidir et de durcir rapidement une pièce de métal après l'avoir travaillée dans un environnement chaud.
Pour augmenter la dureté d'un alliage fer-carbone, il faut réaliser un chauffage supérieur à une température critique, évaluée entre 750 et 1 200 °C (variables possibles en fonction de la composition du métal).
Le but de la trempe dans le cas des alliages d'aluminium est de maintenir à la température ambiante une solution solide sursaturée en éléments d'addition. Cette solution solide est obtenue en effectuant une mise en solution des éléments constituant les précipités présents à la température ambiante.
Le revenu (tempering)
température d'austénitisation (trempe) ; recuit complet ; recuit d'homogénisation.
Comment lire le diagramme de transformation TTT
Les courbes limitant les domaines des différentes phases sous forme de nez indiquent, en fonction de la température, après combien de temps de maintien la phase γ commence à se former et quand leur formation est terminée.
Elle permet d'affiner le grain de l'acier, afin de rendre la lame moins fragile lors de la trempe et donc d'éviter une déformation de la lame au moment de la trempe.
Le recuit est un processus de traitement thermique utilisé pour réduire la dureté, augmenter la ductilité et faciliter l'élimination des contraintes internes.
Le revenu est un processus employé pour diminuer la dureté, la force et d'augmenter la ténacité des aciers trempés, en supprimant les tensions créées dans la trempe et en conférant à l'acier la dureté requise.
Un matériau plus résistant que le diamant aux propriétés exceptionnelles Carbyne, le matériau le plus résistant au monde. Matériau le plus résistant du monde, le carbyne, forme dérivée du carbone, n'avait jusque-là jamais pu être produit sous une forme stable à cause de sa nature hautement réactive.
L'huile est un des milieux de trempe les plus utilisés. On utilisera les huiles d'origine végétales de préférence aux minérales. Il ne faut absolument pas utiliser l'huile de vidange (risque de toxicité) ! Il existe des huiles spéciales pour la trempe, mais elles sont chères.
FENSO 150 est une huile de trempe rapide préconisée pour les aciers au carbone et alliés lorsque la régularité du durcissement est primordiale, de même que la propreté et la stabilité dimensionnelle des pièces.
Acier 5160. Appelé aussi spring steel, Cet acier est souvent utilisé en coutellerie pour des lames nécessitants une flexion. En général assez facile à travailler.
La cementation consiste à "doper" la surface du metal (acier ou fer doux) en carbone. On peut l'obtenir par trempe dans l'huile ou par des procedes plus modernes.
Les aciers non alliés sont des aciers pour lesquels les teneurs en un certain nombre d'éléments ne dépassent pas les valeurs limites fixées dans le Tableau 1 de la norme NF EN 10020, pour l'analyse de coulée. Les aciers inoxydables sont des aciers contenant au minimum 10,5 % de chrome et au maximum 1,2 % de carbone.