Réglage du process pour la nitruration et la nitrocarburation gazeuses
Les procédés de nitruration et de nitrocarburation ont un large domaine d’applications sur une très grande variété de pièces mécaniques dans les domaines de la construction et de l’outillage. Ils permettent d’améliorer très sensiblement la tenue à la fatigue, à l’usure et à la corrosion ainsi que la résistance aux charges superficielles. La variété des aciers sur lesquels ils peuvent être appliqués est importante. La composition et la structure de chaque nuance d’acier conduisent à de multiples variétés de couches et de propriétés potentielles. Il est envisageable d’optimiser les résultats en fonction de chaque application sous réserve d’un contrôle du process permettant de maîtriser les relations complexes qui conduisent à l’obtention des résultats souhaités. La nitruration et la nitrocarburation gazeuses à l’ammoniac avec ajout éventuel de composés carburés est la méthode la plus répandue. Cet exposé traite uniquement de ce procédé. L’obtention des résultats souhaités et optimisés nécessite d’avoir des installations de traitement parfaitement contrôlées et capables d’ajuster les paramètres aux besoins. Ainsi le choix de la conception du four est essentiel afin d’assurer une bonne homogénéité de la température à ± 5°C, associée à un brassage convectif de l’atmosphère efficace traversant de façon complète la charge.
Figure 1. Huit fours de nitrocarburation sous vide avec régulation de process dans un atelier de traitement thermique.
Figure 2. Diagramme de Lehrer avec les lignes d’isoconcentration de l’azote.
Figure 3. Diagramme isotherme Fe-N-C de phases avec des courbes de concentration pour le C et N ainsi que les courbes pour différentes atmosphères gazeuses.
Figure 4. Schéma simplifié de E. Kubalek. Diagramme de transformation temps-température d’aciers non alliés. Aciers ferritiques nitrurés.
Figure 5. Coupe issue de l’image de l’état Fe-N. Les différentes flèches reproduisent les différents états de transformation dans la couche de diffusion pendant le refroidissement.
Figure 6. Stabilité des nitrures de fer, dissociation de ceux-ci en poudre dans le four sous vide. Moyen de mesure : augmentation de la pression. D’après D. Rechenbach.
Figure 7. Modification de l’indice de nitruration et autres caractéristiques lors de la nitrocarburation non réglée de 5 charges successives. D’après W. Schröter.
Figure 8. Amplitude du signal de la sonde avant résultat d’un calcul simplifié.
Figure 9. Représentation schématique de l’évolution de la température et du développement typique du signal de la sonde Ivanit.
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