La carburation est un procédé de traitement thermique qui consiste à introduire du carbone dans la surface d'un métal, généralement de l'acier, en le chauffant en présence d'un environnement riche en carbone. Ce processus est mené en dessous du point de fusion du métal, ce qui permet au carbone de se diffuser dans la surface et de créer une couche plus dure et plus résistante à l'abrasion. L'objectif principal de la cémentation est d'améliorer les propriétés mécaniques du métal, en particulier sa résistance à l'usure et à la fatigue.
Détails du processus :
-
Chauffage et exposition au carbone : Le métal est chauffé à une température généralement comprise entre 1 200 et 1 600 degrés F, ce qui est inférieur à son point de fusion mais suffisamment élevé pour faciliter la diffusion du carbone dans la surface. Ce chauffage est souvent effectué dans une atmosphère contrôlée, par exemple dans un four endothermique, afin d'éviter l'oxydation et de garantir un contrôle précis du potentiel de carbone.
-
Atmosphère contrôlée : Dans le processus de traitement thermique, le maintien d'un potentiel de carbone correct est crucial. Lorsque le métal atteint la phase d'austénite, le point de consigne du potentiel de carbone doit correspondre à la composition en carbone de l'acier. Si le point de consigne est trop bas, la surface peut subir une décarburation, ce qui entraîne une perte de carbone et un écaillage potentiellement visible.
-
Avantages de la cémentation sous atmosphère contrôlée : Cette méthode permet un contrôle précis de la teneur en carbone à la surface des pièces, ce qui est essentiel pour obtenir des couches cémentées de haute qualité. Elle permet également d'éviter la décarburation, d'améliorer la résistance à l'abrasion et à la fatigue, et peut être plus respectueuse de l'environnement que les méthodes traditionnelles telles que la cémentation liquide.
-
Cémentation profonde : La cémentation traditionnelle permet d'atteindre des profondeurs d'environ 3,5 mm. Toutefois, grâce à des avancées telles que la cémentation sous vide, des profondeurs allant jusqu'à 7 mm peuvent être atteintes. Cela est dû à des potentiels de carbone de surface plus élevés et à des gradients de concentration plus importants qui accélèrent la diffusion du carbone.
-
Recarburation : Les pièces qui ont subi une décarburation peuvent être recarburées en contrôlant le potentiel de carbone de surface. Cette méthode est efficace non seulement pour l'acier au carbone, mais aussi pour l'acier matricé et l'acier rapide.
-
Applications et matériaux : La cémentation est particulièrement efficace pour les aciers à faible teneur en carbone (avec des teneurs en carbone comprises entre 0,05 % et 0,3 %) et est utilisée pour les pièces nécessitant une durabilité, une résistance à l'usure et une résistance à la fatigue accrues. Les matériaux couramment traités sont l'acier 12L14, l'acier 1018 et l'acier 8620.
Conclusion :
La cémentation est un processus essentiel dans le traitement thermique des métaux, en particulier des aciers, car elle améliore considérablement leurs propriétés de surface. En contrôlant soigneusement l'environnement de chauffage et la diffusion du carbone, la cémentation peut transformer les aciers à faible teneur en carbone en matériaux présentant une dureté superficielle élevée et d'excellentes propriétés mécaniques, adaptées à une large gamme d'applications exigeantes.
