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Quelle est la spécificité de la nitrocarburation ?

La nitrocarburation constitue un traitement thermique, plus exactement un traitement thermochimique des métaux à base d’azote et de carbone. Cette méthode, qui peut avoir lieu sous vide, sous plasma ou via des technologies gazeuses, garantit de très bons résultats, car elle génère la formation de nitrure Epsilon à la surface de l’acier. Associé à l’oxyde de fer en cas de post traitement, ce procédé confère aux pièces d’excellentes performances mécaniques et améliore également leur résistance à la corrosion, au grippage et aux frottements.

Fonctionnement de la nitrocarburation


Comme son nom le laisse deviner, la nitrocarburation est un traitement thermique à base d’azote et de carbone. Dans le détail, il contient une grande quantité d’azote et un supplément de carbone. Ce procédé a pour but de durcir les pièces de métal, et plus particulièrement celles en acier, en générant la formation de nitrures. Ces derniers apparaissent lorsque les matériaux sont chauffés à environ 570 degrés Celsius et peuvent prendre des formes variées en fonction des composants initiaux du métal traité, comme les nitrures de fer ou de chrome, par exemple. Ces nitrures contribuent à renforcer la résistance à l’usure à la surface des pièces en acier, mais pas seulement : ils améliorent aussi la résistance au frottement, les propriétés anti-grippage et anti-corrosion des matériaux. De ce fait, la nitrocarburation semble particulièrement intéressante, car elle améliore quatre propriétés d’un seul coup.

Ce traitement peut ainsi être considéré comme une version « augmentée » de la nitruration. Il garantit d’ailleurs de meilleurs résultats que la cémentation ou la trempe en termes d’usure et de frottement. Dans la mesure où la nitrocarburation nécessite une température deux fois moins élevée que cette dernière, le risque de déformation des matériaux au cours du traitement s’avère réduit. Cette méthode s’applique, le plus souvent, sur des pièces finies. Ce procédé peut alors représenter un véritable gain de temps et donc, d’argent, pour le client, qui n’a pas à réaliser de reprise d’usinage par la suite. De plus, il s’adapte à la plupart des aciers disponibles sur le marché, même les matériaux économiques et faiblement alliés.

En pratique, la nitrocarburation peut fonctionner de différentes manières : à partir de technologies gazeuses (notre procédé THERMI(R)-NITROX), sous vide ou sous plasma (notre procédé TRIONIC 100(R). La seule limite à garder à l’esprit concerne l’épaisseur de la couche “protectrice” formée. La couche durcie (couche de diffusion) créée par nitrocarburation peut mesurer jusqu’à quelques microns de profondeur. Il convient donc de se montrer vigilant, car si les pièces à traiter subissent des contraintes plus importantes, ce traitement ne peut suffire. Par contre, il ne s’agit pas d’un revêtement, mais d’un traitement de diffusion éliminant ainsi les risques d'écaillage

L’inverse de la carbonitruration


La nitrocarburation peut être facilement confondue avec un autre traitement à base des mêmes éléments chimiques : la carbonitruration. Celle-ci repose sur un fonctionnement différent et implique surtout d’inverser les quantités de carbone et d’azote. La carbonitruration se déroule dans un milieu chauffé à une température comprise entre 870 et 900 degrés Celsius et s’accompagne d’une trempe à l’huile. Ce traitement nécessite donc souvent de procéder à un nettoyage ou à une reprise d’usinage des pièces suite à l’opération de trempe. De ce fait, cette méthode ne permet pas toujours d’obtenir des pièces finies. La carbonitruration ne convient pas non plus à certains types d’acier. En revanche, elle forme une couche de diffusion plus profonde que la nitrocarburation, atteignant jusqu’à plusieurs dixièmes de millimètres de profondeur sous la surface de l’acier.

Le nitrure Epsilon, spécificité de la nitrocarburation


La nitrocarburation doit ses propriétés de résistance mécanique, frottement, anti-grippage et anti-corrosion à une forme de nitrure bien spécifique : le nitrure Epsilon. Ce dernier présente un coefficient de frottement nettement supérieur à celui du nitrure gamma prime, obtenu dans le cas d’une simple nitruration. Il contribue aussi fortement à améliorer la résistance mécanique des matériaux.

Les nitrures se forment à la surface de l’acier et lui confèrent donc d’excellentes performances mécaniques. L’ajout d'oxygène dans le traitement participe aussi à l’apparition d’oxyde de fer, Fe3O4, qui améliore la résistance du métal à la corrosion. En raison de ces nombreuses propriétés, la nitrocarburation s’emploie beaucoup dans le secteur du bâtiment par exemple. Les axes de verrouillage des mâts des grues de chantier démontables subissent très souvent ce traitement, qui garantit un excellent coefficient de frottement. De même, dans le milieu automobile, les pièces de moteurs turbo sont très souvent traitées par nitrocarburation car les nitrures présentent une très forte résistance à la chaleur, à la manière de la céramique.

La nitrocarburation constitue un procédé de traitement thermique à base d’azote et de carbone. Il semble particulièrement intéressant en raison de son aspect « quatre en un » : il améliore les performances mécaniques de l’acier, mais aussi sa résistance à la corrosion, au grippage et aux frottements. Ces propriétés résultent de la formation de nitrure Epsilon à la surface des pièces. Cet élément présente également une forte résistance à la chaleur, la nitrocarburation s’utilise donc beaucoup dans les milieux du bâtiment et de l’automobile. Dans certains cas, la nitrocarburation peut également remplacer le chromage dur soumis à une réglementation européenne Reach.

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