La carburisation est un procédé de traitement thermique qui augmente la teneur en carbone de la couche superficielle des pièces en acier à faible teneur en carbone, améliorant ainsi leur dureté, leur résistance à l'usure et leur résistance à la fatigue. Ce procédé consiste à chauffer le métal dans un environnement riche en carbone, généralement dans un four, puis à le tremper pour solidifier la nouvelle structure.
Résumé du processus :
- Chauffage dans un four : Les pièces métalliques sont placées dans un four et chauffées à une température spécifique, généralement comprise entre 1200 et 1600 degrés Celsius. Dans le cas de la cémentation sous vide, le four est d'abord mis sous vide pour éliminer l'air, ce qui crée un environnement sous vide.
- Introduction du carbone : Dans la cémentation traditionnelle, des gaz riches en carbone, comme le propane, sont introduits dans le four. Dans la cémentation sous vide, le gaz propane est libéré dans le four sous vide. Sous l'effet de la chaleur, le propane se décompose en carbone, en hydrocarbures et en hydrogène. Le carbone se diffuse alors dans la surface du métal.
- Diffusion du carbone : Le carbone de l'environnement gazeux se diffuse dans la surface du métal, augmentant ainsi sa teneur en carbone. Ce processus est induit par le gradient de concentration entre la teneur élevée en carbone à la surface et la teneur plus faible en carbone au cœur du métal.
- Trempe : Après une diffusion suffisante, les pièces sont trempées, généralement dans l'huile, pour refroidir rapidement le métal et fixer la structure durcie. Cette étape est cruciale pour obtenir la dureté et la résistance à l'usure souhaitées.
- Post-traitement : Les pièces peuvent subir des traitements supplémentaires tels que la trempe à l'air pour réduire les contraintes et améliorer la ténacité.
Avantages et applications :
- Profondeur de cémentation : La cémentation sous vide permet d'obtenir une couche cémentée plus profonde, jusqu'à 7 mm, par rapport aux méthodes traditionnelles qui atteignent généralement 3,5 mm. Cette couche plus profonde améliore la durabilité et la résistance à l'usure et à la fatigue.
- Recarburation : Ce procédé permet de recarburer efficacement des pièces qui ont subi une décarburation lors de traitements antérieurs, tels que le traitement thermique, le forgeage ou le frittage. Ce procédé est particulièrement utile pour les matériaux tels que l'acier sous pression et l'acier rapide.
- Traitement de l'acier inoxydable : La cémentation peut également être appliquée à l'acier inoxydable, ce qui permet d'améliorer la dureté de sa surface et ses propriétés mécaniques générales sans affecter sa résistance à la corrosion.
Matériaux et équipement :
- Les matériaux courants pour la cémentation sont les aciers à faible teneur en carbone tels que l'acier 12L14, l'acier 1018 et l'acier 8620.
- L'équipement comprend généralement des fours endothermiques, des systèmes de trempe à l'huile et des installations de trempe à l'air.
Conclusion :
La cémentation est une méthode polyvalente et efficace pour améliorer les propriétés de surface des pièces en acier à faible teneur en carbone, ce qui les rend adaptées aux applications nécessitant une résistance à l'usure et une durabilité élevées. Le développement de la cémentation sous vide a encore amélioré l'efficacité et la profondeur du processus de cémentation, offrant des avantages significatifs par rapport aux méthodes traditionnelles.
