Nitruration et comportement métallurgique
La nitruration gazeuse est une forme de traitement thermique de l’acier dans laquelle on utilise la chaleur pour diffuser un gaz riche en azote sur la surface du métal dans l’intention de le durcir. Le processus de durcissement par nitruration s’intègre dans le matériau en vrac, permettant à la partie du métal située sous la couche de surface de rester souple.
L’ammoniac est le gaz le plus couramment utilisé et il se sépare en azote et en hydrogène lorsqu’il entre en contact avec le métal. Seul l’azote diffuse sur la surface pour former la couche de nitrure. Les méthodes de trempe (comme la trempe à l’huile) ne sont pas nécessaires et les propriétés du cœur du métal ne sont pas affectées.
Nitruration gazeuse vs liquide
La nitruration gazeuse disperse le gaz sur le métal via la chaleur dans un four ou une atmosphère étanche. La nitruration liquide utilise un mélange de sels cyanurés dans un bain.
Les besoins en chaleur pour la technique liquide sont inférieurs à ceux de la technique gazeuse, et le composé durci à la surface de la pièce est plus épais.
L’opération est simple et le temps de traitement est plus rapide que la méthode à base de gaz, mais les sels restants sont hautement toxiques. Le procédé à base de gaz dispose de méthodes d’élimination plus faciles de l’agent de nitruration.
Nitruration par rapport à la carburation
La carburation est similaire à la nitruration à base de gaz en ce sens qu’il s’agit d’un procédé à base de chaleur qui produit une surface résistante à l’usure et anti-gall. Au lieu de l’azote, la base est le carbone. Une trempe et un revenu peuvent être nécessaires pour minimiser la distorsion car des changements de microstructure se produisent pendant le processus de durcissement. La caisse formée pendant le processus de durcissement par nitrure n’est pas aussi épaisse que la cémentation.
Avantages de la nitruration gazeuse
- Faible coût par rapport aux autres applications de la caisse. Le processus fonctionne avec un minimum de supervision nécessaire, les composants post-traitement sont dimensionnellement stables, et il y a très peu, voire aucun traitement nécessaire dans les opérations de post-traitement thermique.
- Zéro à une distorsion minimale expérimentée sur les pièces, ce qui permet un contrôle dimensionnel précis
- Capacité de volume élevé. La taille du four est le principal facteur limitant.
- Résistance à l’usure et à la corrosion.
– Résistance accrue à la fatigue - Le débit de gaz peut être contrôlé avec précision, et les pièces peuvent être masquées, empêchant le durcissement dans certaines zones. Cela permet un usinage après application,
- Des pièces propres sont produites, sans aucun des résidus qui accompagnent les bains de sel, la cémentation et
- d’autres procédés.
Meilleures applications
Les États-Unis ont commencé à développer des procédés de nitruration au début des années 1900, mais il y avait peu d’intérêt pour les utilisations industrielles jusqu’après la Seconde Guerre mondiale. Dans les applications qui nécessitent une résistance à la fatigue et une précision améliorées, comme dans les vis d’extrusion et les engrenages de précision, la nitruration au gaz est la plus appropriée.
Les composants de machines fortement sollicités et les aciers faiblement alliés bénéficient également de la durabilité atteinte avec ce procédé. Les outils en acier à faible teneur en carbone peuvent se corroder plus tôt que prévu sans cette application de cas. Les pièces automobiles telles que les vilebrequins, les pièces de soupapes et les ressorts peuvent maintenir un niveau de malléabilité qui empêche la fissuration dans des conditions extrêmes.
En raison de sa résistance accrue à la corrosion et de ses propriétés anti-grippage, c’est un procédé primaire utilisé dans les composants d’aéronefs, des pistons, des tiges et des entretoises aux axes d’arbres, aux écrous et aux boulons.
Procédé de durcissement au nitrure
Le procédé de durcissement au nitrure est utilisé sur les principaux composants des machines de construction en raison des propriétés de glissement qu’il procure, empêchant les éraflures et les bosses. Affiner le processus en comprenant la cinétique impliquée a permis d’obtenir une couche durcie plus épaisse et d’explorer une gamme plus large d’applications d’utilisation.
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