La carburation est un procédé utilisé pour durcir l'acier, en particulier l'acier à faible teneur en carbone, en augmentant la teneur en carbone à la surface du métal. Ce procédé permet non seulement d'améliorer la dureté de la surface, mais aussi la résistance à l'usure et à la fatigue, ce qui le rend adapté aux applications nécessitant une plus grande durabilité.
5 points clés expliqués
1. Processus de cémentation
La cémentation consiste à exposer un acier à faible teneur en carbone à un environnement riche en carbone à des températures élevées (généralement entre 1 200 et 1 600 degrés Celsius).
Cet environnement peut être créé à l'aide d'un four endothermique dans lequel l'acier est chauffé en présence de gaz comme le propane, qui se décompose en libérant du carbone.
Le carbone se diffuse alors dans la surface de l'acier, augmentant ainsi sa teneur en carbone.
2. Mécanisme de durcissement
L'effet de durcissement de la cémentation est dû à l'augmentation de la teneur en carbone à la surface de l'acier.
Cet enrichissement en carbone modifie la microstructure de l'acier près de la surface, la transformant généralement en une phase plus dure telle que la martensite lorsque l'acier est ensuite trempé.
La trempe est un processus de refroidissement rapide qui emprisonne le carbone et la structure durcie.
3. Avantages et applications
La cémentation est particulièrement bénéfique pour les aciers à faible teneur en carbone, dont la dureté est intrinsèquement plus faible en raison de leur teneur minimale en carbone.
En augmentant la dureté de surface, la cémentation améliore la capacité de l'acier à résister à l'usure et aux contraintes cycliques (résistance à la fatigue), ce qui la rend idéale pour les composants soumis à des contraintes mécaniques élevées ou à des environnements abrasifs.
Les applications vont des engrenages et des arbres dans les machines aux pièces dans les industries automobile et aérospatiale.
4. Variantes et techniques
La cémentation traditionnelle peut être complétée par des techniques telles que la cémentation sous vide, qui a lieu dans un four sous vide.
Cette méthode permet un contrôle précis du processus, réduisant le risque d'oxydation et améliorant la qualité de la surface durcie.
En outre, la cémentation sélective peut être réalisée en utilisant des peintures anti-carbone pour masquer les zones qui ne doivent pas être durcies, ce qui offre une approche plus ciblée du durcissement de la surface.
5. Traitement post-carburation
Après la cémentation, l'acier est généralement soumis à un processus de trempe pour durcir la surface enrichie en carbone.
Ce processus est suivi d'un revenu, qui réduit une partie de la dureté pour améliorer la ténacité et la ductilité, en équilibrant les propriétés mécaniques pour des performances optimales.
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