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Carburation gazeuse

Dans le procédé de diffusion thermochimique, la trempe par cémentation joue un rôle important. Avant la trempe, la surface de la pièce à usiner est enrichie en carbone. Pour ce faire, la pièce traitée est chauffée dans des agents émettant du carbone à température d’austénitisation pendant une durée plus ou moins longue. Cette procédure de carburation correspond ?a une diffusion de carbone.

Il est donc facile de comprendre que la profondeur de carburation est une question de température et de délai. En guise d’agent de carburation, nous utilisons de la poudre ou des granulés, des masses fondues salées et des gaz. La migration du carbone est généralement réglée de telle sorte que la couche superficielle présente une composition eutectoïde (C = 0,8%). En cas de surcarburation (C>O,8 %), du Fe3C se dépose aux limites de grain. On obtient alors de la cémentite de joint de grain induisant une forte fragilisation. Après la carburation, les pièces à usiner sont trempées. Cela peut se faire par trempage direct à température de carburation (trempe directe). Toutefois, selon les exigences sur les propriétés des pièces, d’autres procédés peuvent être utilisés.

Lors de la carburation, la structure du grain n’est pas modifiée dans sa composition chimique. En cas de maintien à température de carburation prolongée, le grain devient plus gros.

Lors d’une trempe directe, la pièce est généralement ramenée à température de trempe marginale avant la trempe. On évite ainsi une trempe surchauffée de la structure superficielle plus riche en C.

Lors de trempe dite simple, la pièce est ramenée lentement à température ambiante après la carburation. Au besoin, des traitements intermédiaires peuvent être exécutés, par ex. un traitement partiel de la couche cémentée. Ensuite, on procède à une nouvelle austénitisation, soit à température de trempe à cœur ou à température de trempe superficielle, puis à la trempe.

En cas de trempe à cœur, la couche cémentée est trempée surchauffée, l’aspect aciculaire de la martensite est grossier et une teneur plus grande en austénite résiduelle est à prévoir. La trempe superficielle offre une structure superficielle optimale. Toutefois, dan la structure du cœur, on trouve des restes de ferrite en plus de la martensite.
La double trempe offre une autre possibilité. Après la trempe à cœur (le plus souvent une trempe directe), on procède à une seconde trempe à température superficielle. Dans ce cas, la structure du cœur est optimale. La structure du cœur connaît un raffinement, mais contient encore un peu de ferrite résiduelle.
Lors d’une trempe progressive et après la carburation en bain chaud (à env. 650°C), la pièce est soumise à un refroidissement isotherme dans la phase perlite. Ensuite, on procède à une trempe à température de trempe superficielle. Ce procédé permet d’obtenir une structure à grains très fins. Après chaque procédé de trempe, nous revenons à une température comprise entre 150 et 200 °C.

Les pièces à usiner trempées par cémentation possèdent une couche superficielle dure et un cœur nettement plus tendre et tenace. La dureté de la surface est généralement comprise entre 60 et 64 HRc. La profondeur de trempe par cémentation (Eht) peut être variée dans des limites relativement grandes en sélectionnant la profondeur de carburation. La dureté du cœur résulte de la composition chimique des matériaux utilisés et des conditions de trempe. En plus d’augmenter la résistance à l’usure, la trempe par cémentation permet d’améliorer également la limite d’endurance.

À l’heure actuelle, la carburation gazeuse est très rependue. Il existe différents procédés pour obtenir une atmosphère appropriée dans les fours. On utilise d’une part un gaz porteur auquel on ajoute des gaz de carburation tels que le méthane, le propane ou autres gaz semblable. D’autre part, une carburation gazeuse sans gaz porteur est également possible. S’agissant du procédé d’égouttement, des liquides organiques et leurs mélanges sont directement égouttés dans la cuve du four chargée et chauffés à température de carburation. Ces liquides s’évaporent et sont scindés dans la chaleur du four. Lors de la scission, des produits de carburation diffusables sont générés. Aujourd’hui, il existe des installations modernes avec appareils de commande et de réglage qui permettent de garantir des atmosphères de four précises afin d’obtenir des couches cémentées irréprochables. La carburation gazeuse constitue une méthode de travail propre et écologique.