La cémentation est un processus de traitement thermique qui augmente la teneur en carbone à la surface de l'acier à faible teneur en carbone, améliorant ainsi sa dureté et sa résistance à l'usure tout en conservant un noyau ductile. La teneur en carbone ajoutée lors de la cémentation se situe généralement entre 0,8 % et 1,2 %, en fonction du type d'acier et des paramètres du processus tels que la température et la durée. Ce processus est largement utilisé pour produire des composants qui nécessitent un extérieur dur pour la durabilité et un intérieur résistant pour la flexibilité, tels que des engrenages, des arbres et des fixations.
Points clés expliqués :
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Définition et objectif de la carburation:
- La cémentation est un processus de cémentation dans lequel le carbone est diffusé dans la surface de l'acier à faible teneur en carbone pour augmenter sa dureté et sa résistance à l'usure.
- Le processus est utilisé pour créer des pièces avec une couche externe dure et un noyau souple et ductile, ce qui les rend idéales pour les applications nécessitant à la fois durabilité et flexibilité.
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Teneur en carbone dans la cémentation:
- La teneur en carbone ajoutée à la surface de l'acier lors de la carburation se situe généralement entre 0,8% et 1,2% .
- Cette plage est déterminée par le Diagramme d’équilibre fer-carbone , qui dicte le potentiel de carbone optimal pour atteindre la dureté et la microstructure souhaitées.
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Facteurs influençant la teneur en carbone:
- Température: Des températures plus élevées augmentent le taux de diffusion du carbone dans l’acier, permettant une plus grande absorption du carbone.
- Temps: Des temps de carburation plus longs entraînent des profondeurs de carter plus profondes et une teneur en carbone plus élevée dans la couche superficielle.
- Type d'acier: La teneur en carbone de base de l'acier et de ses éléments d'alliage influencent la teneur en carbone finale et la dureté.
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Mécanisme de processus:
- L'acier est chauffé à des températures inférieures à son point de fusion dans un environnement riche en carbone, tel qu'un gaz ou un milieu solide contenant du carbone.
- Les atomes de carbone se diffusent dans la surface de l'acier, modifiant sa structure granuleuse et augmentant sa dureté.
- Après cémentation, l'acier est trempé dans de l'huile ou un autre milieu pour retenir la couche superficielle durcie.
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Applications des pièces carburées:
- La cémentation est couramment utilisée pour produire engrenages, arbres, fixations et outils qui nécessitent une combinaison de dureté de surface et de ténacité du noyau.
- Le processus est idéal pour les composants soumis à une forte usure, abrasion ou fatigue.
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Profondeurs de cas typiques:
- La profondeur de la couche durcie (profondeur du boîtier) varie généralement de 0,020″ à 0,050″ , en fonction des paramètres d'application et de processus.
- Des profondeurs de carter plus profondes sont obtenues avec des temps de carburation plus longs et des températures plus élevées.
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Comparaison avec la carbonitruration:
- Alors que la carburation se concentre uniquement sur l'ajout de carbone, carbonitruration introduit à la fois du carbone et de l’azote dans l’acier.
- La carbonitruration est utilisée lorsqu'un durcissement à cœur est requis, offrant une résistance et une résistance à l'usure supplémentaires.
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Avantages de la cémentation:
- Résistance à l'usure améliorée: La couche de surface dure résiste à l’abrasion et à l’usure.
- Résistance à la fatigue améliorée: Le procédé augmente la capacité de l'acier à résister aux charges cycliques.
- Noyau ductile: L'intérieur doux garantit que la pièce reste flexible et résistante à la fracture.
En comprenant la teneur en carbone et les paramètres du processus de carburation, les fabricants peuvent adapter le traitement pour répondre aux exigences de performances spécifiques de leurs composants. Cela fait de la carburation un processus polyvalent et essentiel dans la production de pièces mécaniques durables.
Tableau récapitulatif :
| Aspect | Détails |
|---|---|
| Teneur en carbone | 0,8% à 1,2% (couche superficielle) |
| Température du processus | En dessous du point de fusion, généralement entre 850°C et 950°C |
| Profondeur du cas | 0,020″ à 0,050″ (réglable en fonction du temps et de la température) |
| Applications | Engrenages, arbres, fixations, outils |
| Avantages | Résistance à l'usure améliorée, résistance à la fatigue améliorée, noyau ductile |
| Comparaison | Cémentation vs carbonitruration : carbone uniquement vs ajout de carbone + azote |
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