N°483 - juillet/Août 2023
Les traitements thermiques au cœur de la concurrence
Cémentation, carbonitruration, nitruration, bainite, martensite, austénite résiduelle… Des traitements et des structures que tout le monde connaît et qui sont pourtant au cœur des dernières innovations des traitements thermiques et thermochimiques présentées dans les congrès internationaux. L’optimisation des procédés améliore les caractéristiques mécaniques, la résistance à la fatigue et la résistance à l’endommagement des pièces traitées. Cette augmentation des performances permet de faire face aux sollicitations en service de plus en plus importantes dues, en particulier, à l’allégement des organes mécaniques que nécessite la réduction des émissions de CO2. Les solutions retenues doivent, de plus, être compatibles avec des milieux plus agressifs (corrosion) ou fragilisants (hydrogène). Les évolutions portent principalement sur l’obtention d’une austénite résiduelle stable thermiquement permettant, sous l’effet d’une contrainte mécanique, d’obtenir une martensite très fine n’engendrant pas de fragilité. Pour stabiliser cette austénite, plusieurs moyens sont employés comme le traitement de carbonitruration à forte teneur en azote, la transformation bainitique d’aciers faiblement alliés éventuellement cémentés ou carbonitrurés ou le Quenching and Partitioning de pièces de plus en plus massives. De nombreuses recherches portent également sur les traitements de nitruration pour maîtriser les configurations, la nature et l’épaisseur des couches de combinaison, leur porosité et la présence de carbures ou de carbonitrures dans la couche de diffusion. Cela n’est rendu possible que par une maîtrise des flux de diffusion du carbone et ou de l’azote. Les progrès de la simulation et de la modélisation des traitements thermiques permettent de préciser les gammes de traitement, d’anticiper les caractéristiques finales, les contraintes résiduelles et les déformations. Les traitements thermochimiques sont désormais intégrés dans les logiciels couramment employés par les laboratoires et les industriels. D’autre part, les derniers développements de la simulation de l’environnement lors de la trempe utilisant les logiciels CFD (Computational Fluids Dynamics) indiquent l’évolution des contraintes thermiques subies et les propriétés finales en tout point d’une pièce, dans une charge de traitement. L’enjeu pour les laboratoires et les entreprises françaises est en particulier de réaliser en série ces traitements. L’effort est considérable car cela nécessite une remise en cause des gammes, des matériels et des compétences. Cela participera au succès d’une confrontation avec une concurrence désormais planétaire.
Marc Buvron, Chargé de projets au pôle matériaux métalliques et surfaces du Cetim