Qu’est-ce que la carbonitruration ?

La carbonitruration est un procédé de durcissement de surface métallurgique utilisé pour améliorer la résistance à l’usure des pièces métalliques. Semblable en substance aux procédés conventionnels de carburation au gaz, la carbonitruration comprend l’inclusion d’un composant azoté sous forme d’ammoniac. En raison des temps de cycle plus courts et des températures plus basses impliquées, le processus est plus économique que la cémentation, ce qui en fait un processus plus souhaitable pour les pièces produites en série et à faible coût. Le processus présente également des avantages supplémentaires tels qu’une résistance accrue à la distorsion de trempe. Il est utilisé pour cémenter des pièces telles que des dents d’engrenage, des roulements et des outils de différentes valeurs de dureté de surface et d’épaisseurs moyennes de boîtier.

Les pièces métalliques de surface ou de cémentation sont l’une des méthodes les plus anciennes et les plus efficaces pour augmenter leur résistance à l’usure. Le processus crée une fine couche, ou boîtier, de matériau plus dur et résistant à l’usure sur la surface de la pièce tandis que la structure interne reste malléable et résistante. La carburation est la forme la plus ancienne de cémentation et consiste à chauffer la pièce en présence d’un matériau riche en carbone. Le carbone imprègne la surface de la pièce pendant ce processus, créant ainsi une couche de surface très dure lorsqu’elle est trempée ou refroidie rapidement. La carbonitruration est similaire à la cémentation à l’exception de l’ajout d’ammoniac à la source de carbone, des températures de processus plus basses et des temps de cycle plus courts.

Au cours du processus, de l’ammoniac est introduit avec le matériau carboné comme source d’azote. L’inclusion d’azote permet d’utiliser des cycles d’exposition à la chaleur plus courts et des températures de processus plus basses. La température moyenne d’un processus de cémentation conventionnel est de 950 °F à 3100 °F (510 °C à 1700 °C) avec des températures de carbonitruration allant de 1560 °F à 2820 °F (850 °C à 1550 °C). Ces facteurs représentent une économie significative des coûts de production, ce qui en fait un procédé de cémentation idéal pour les pièces de grand volume et à faible coût. Le processus présente également les avantages de taux de distorsion de trempe inférieurs, d’une plus grande résistance à la fatigue du métal et d’une résistance aux chocs plus élevée.

Les valeurs de dureté de surface possibles avec le procédé de carbonitruration vont de 55 à 62 HRC, et des épaisseurs de boîtier moyennes de 0.003 à 0.02 pouces (0.07 à 0.5 mm) sont réalisables. Dans les cas où des caractéristiques de surface combinées spécialisées sont requises, la pièce peut être initialement cémentée à des profondeurs de 0.1 pouce (2.5 mm), puis exposée à la carbonitruration par la suite. Ces procédés de durcissement des composites ont l’avantage d’offrir des zones de cémentation plus profondes et plus durables avec la résistance aux chocs et la résistance à la fatigue accrues du procédé de carbonitruration. Les pièces qui sont généralement cémentées par carbonitruration comprennent les fixations, les goupilles de verrouillage, les dents d’engrenage, les roulements, les arbres, les cames et les outils.