La teneur en carbone de la cémentation se traduit généralement par une couche superficielle enrichie en carbone, atteignant souvent des niveaux compris entre 0,8 % et 1,2 % de carbone. Ce procédé est conçu pour améliorer la dureté de surface, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue des aciers à faible teneur en carbone, qui contiennent initialement des niveaux de carbone compris entre 0,05 % et 0,3 %.
Résumé de la réponse :
La cémentation augmente la teneur en carbone de la couche superficielle des aciers à faible teneur en carbone, qui se situe entre 0,8 % et 1,2 %. Ce processus est essentiel pour améliorer les propriétés mécaniques de l'acier, telles que la dureté et la résistance à l'usure.
-
Explication détaillée :Composition initiale de l'acier :
-
Les aciers couramment utilisés pour la cémentation, tels que les aciers 12L14, 1018 et 8620, ont une faible teneur initiale en carbone (0,05 % à 0,3 %). Cette faible teneur en carbone rend l'acier ductile et facile à former, mais pas assez dur pour les applications nécessitant une résistance élevée à l'usure ou à la fatigue.Processus de cémentation :
-
Pendant la cémentation, les pièces d'acier sont chauffées à des températures élevées (généralement entre 900°C et 1000°C ou 1200F et 1600F) dans une atmosphère riche en carbone ou sous vide. Cet environnement permet au carbone de se diffuser dans la surface de l'acier et de l'enrichir en carbone. Le processus est contrôlé de manière à obtenir une teneur en carbone dans la couche superficielle comprise entre 0,8 % et 1,2 %, ce qui est proche de la composition eutectoïde de l'acier (0,8 % de carbone).Objectif de l'augmentation de la teneur en carbone :
-
L'augmentation de la teneur en carbone dans la couche superficielle transforme la microstructure, favorisant la formation de phases plus dures comme la martensite lors de la trempe ultérieure. Il en résulte une couche superficielle dure et résistante à l'usure, tout en conservant un noyau plus tendre et plus ductile. Cette combinaison est idéale pour de nombreuses applications mécaniques où les pièces doivent résister à des contraintes élevées et à l'abrasion.Contrôle et optimisation :
-
Le potentiel de carbone dans l'atmosphère du four pendant la cémentation doit être soigneusement contrôlé. Des niveaux incorrects peuvent entraîner des problèmes tels que la rétention d'austénite, l'oxydation des joints de grains et la fissuration superficielle. Ces problèmes peuvent dégrader les propriétés mécaniques de l'acier traité.Considérations environnementales et opérationnelles :
Les méthodes modernes telles que la cémentation sous vide (basse pression) offrent des avantages tels que la réduction de l'impact sur l'environnement (pas d'émissions de CO2) et un meilleur contrôle du processus de cémentation. Cette méthode utilise l'acétylène comme gaz de cémentation dans un four sous vide, ce qui peut conduire à une distribution plus uniforme du carbone et à de meilleures propriétés mécaniques.
En conclusion, la cémentation est un processus critique qui augmente stratégiquement la teneur en carbone dans la couche superficielle des aciers à faible teneur en carbone afin d'améliorer leurs propriétés mécaniques, ce qui les rend aptes à des applications exigeantes. Le contrôle précis des paramètres du procédé permet d'obtenir les propriétés souhaitées sans compromettre l'intégrité de l'acier.
