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Nitruration et nitrocarburation gazeuse contrôlée

Objectif : Résistance à la fatigue, à l’usure, mais aussi au grippage et à la corrosion

En détail, la nitruration est une diffusion d’azote atomique N à la surface des pièces préalablement traitées par trempe et revenu de préférence. Ce procédé thermochimique engendre une augmentation de la dureté superficielle des matériaux ferreux permettant une bonne résistance à l’abrasion ainsi qu’une augmentation des contraintes de compression pour améliorer la résistance à la fatigue. La nitrocarburation, quant à elle, est un traitement dérivé de la nitruration, où à la diffusion d’azote s’ajoute du carbone, augmentant la résistance à l’usure et au frottement de l’acier. L’insertion d’azote N (ou N et C pour la nitrocarburation) et la formation de nitrures avec les éléments d’alliage de l’acier, provoquent un durcissement de surface apportant les propriétés recherchées (dureté de 750 à 1100 HV).

Le traitement réalisé entre 500 et 570°C permet de fortement limiter les risques de déformations.

collaborateur chargeant un four de nitruration gazeuse

Notre process

Les fours utilisés dans le cadre d’une nitruration gazeuse contrôlée sont généralement de type cylindrique, tels que les fours pot, puits ou horizontaux. Ces équipements peuvent atteindre de très grandes dimensions pour accommoder divers types de pièces et de matériaux, notamment l’acier inoxydable.

Préparation du four

Avant le début du processus de traitement, le four est purgé de tout résidu ou impureté, puis chauffé jusqu’à la température de traitement optimale. Cette étape préparatoire est primordiale pour maintenir une atmosphère contrôlée et neutre pour un traitement thermique uniforme.

Injection du gaz

Le mélange de gaz actif, constitué d’ammoniac (NH3) ou d’un mélange NH3 et gaz carburant, est injecté dans le four. Ce gaz est maintenu à une température déterminée pendant une certaine durée afin d’obtenir la profondeur de couche souhaitée. La nature et la profondeur de la couche nitrurée dépendent, selon la nuance d’acier utilisée, de la durée, de la température de traitement, et de la composition de l’atmosphère de traitement riche en azote.

Constitution de la couche nitrurée

La structure de la couche nitrurée est composée de :

• Une couche de combinaison de 5 à 25 microns, où l’azote est combiné sous forme de nitrures de fer (Gamma Prime et/ou Epsilon). Cette couche superficielle augmente significativement la résistance à l’usure et à la corrosion. Elle offre la possibilité de créer une couche poreuse en extrême surface pour accroître les performances de résistance mécanique (THERMI-NITROX®).

• Une couche de diffusion de 0,1 à 1 mm selon la nuance d’acier et le temps de traitement. Cette couche de diffusion contribue à améliorer la résistance à la fatigue et à l’abrasion, apportant une haute résistance et une durée de vie prolongée à la pièce traitée.

Pilotage du four

Pour une grande maitrise de la couche nitrurée, que ce soit au niveau de sa composition chimique mais également de sa morphologie, notre procédé est entièrement piloté en automatique grâce à des sondes hydrogènes permettant de mesurer et réguler en permanence le potentiel azote (Kn) et des sondes oxygène permettant de mesurer et réguler en permanence le potentiel carbone (Kc).

    Les caractéristiques et avantages de la nitruration gazeuse contrôlée

    La nitruration, en général, apporte aux pièces une résistance à l’usure et au grippage, une résistance à la fatigue avec peu de déformations permettant de traiter des pièces finies. La nitruration gazeuse contrôlée apporte des avantages supplémentaires, notamment dans les secteurs de l’automobile et de l’aéronautique où la précision et la durabilité sont cruciales :

    Maîtrise

    La gestion informatisée du processus permet de maîtriser précisément la composition chimique et la profondeur de la couche de combinaison (Gamma Prime et/ou Epsilon), garantissant une application homogène et une amélioration significative de la dureté de la surface et de la résistance à la corrosion. Cette approche aide également à ajuster les paramètres selon les besoins spécifiques des matériaux traités, tels que l’acier ou l’acier inoxydable.

    Uniformité

    Le procédé assure une très bonne uniformité de traitement, même pour les pièces de formes complexes. Cette méthode contribue à obtenir une dureté élevée sur toute la surface de votre métal.

    Compétitivité

    La capacité à maintenir une forte densité de chargement dans le four conduit à une réduction significative du coût, rendant le traitement thermique plus compétitif par rapport à d’autres méthodes comme la nitruration ionique. L’efficacité du processus est renforcée par des cycles de traitement optimisés pour des résultats de haute qualité.

    Profondeur

    La technologie avancée permet de réaliser des couches de grande profondeur, offrant ainsi une protection renforcée contre la fatigue, l’abrasion et l’usure, dans des conditions économiques favorables. Ce procédé peut être particulièrement bénéfique pour les pièces soumises à des contraintes mécaniques élevées.

    Adaptabilité

    Grâce à la mise en œuvre de technologies modernes, l’application de la nitruration gazeuse contrôlée est possible sur des pièces de grandes dimensions, telles que des engrenages ou des outillages, nécessitant une grande précision et une résistance accrue aux variations de température et aux effets de frottement.

    ​Des informations complémentaires sur la nitruration gazeuse contrôlée

    La nitruration gazeuse contrôlée est réalisée dans un four à convection forcée, utilisant un mélange ou gaz actif à une pression voisine de la pression atmosphérique, souvent dans un environnement de basse température pour minimiser les risques de déformation. Les espèces actives que sont l’azote atomique N, ou dans le cas de la nitrocarburation N et C, sont obtenues par craquage de l’ammoniac NH3 (ou NH3 additionné d’un gaz carburant pour la nitrocarburation) à la température de traitement (500 à 570°C).L’enrichissement en azote et/ou carbone est régulé automatiquement grâce à l’utilisation de capteurs spécifiques (sonde à hydrogène et sonde à oxygène), alimentant un algorithme permettant de calculer le potentiel de nitruration (KN) et/ou de carbone (KC), afin de garantir une qualité optimale et une propreté de surface maximale.

    composition nitruration gazeuse controlée

    Pour étude et commande

    Information à communiquer :

    • Plan de la pièce (avec éventuellement : zones à protéger).
    • Nombre de pièces par envoi et par an.
    • Nature de l’acier : appellation normalisée (ou commerciale).
    • Spécification des couches à réaliser (avec surépaisseur d’usinage • éventuellement prévue).
    • Traitements antérieurs (prétraité, trempé revenu, stabilisé, recuit)

    Demandez un devis

    secteurs d’activités concernés

    Applications types : vis et fourreaux d’extrusion, outillages de forge, emboutissage profond, cames, glissières, engrenages, pièces mécaniques de frottement.

    Nos différentes documentations

    Les revêtements PLATiN®PREMIUM pour l’outillage de mise en forme – Thermi-Lyon

    Nos revêtements PLATiN® pour usinage

    Notre revêtement Pink titanium

    Le processus de nitruration ionique

    La nitruration basse pression

    Voir toutes nos certifications

    Notre FAQ

    Qu’est ce que le dépôt sous vide ?

    Le dépôt sous vide est un traitement de surface permettant de déposer un matériau ou alliage sur une pièce mécanique.

    Le fait d’utiliser une technologie sous vide permet d’avoir un procédé parfaitement propre et non polluant.

    Il n’est pas soumis à la législation REACH.

    Quels avantages offre la technique PVD?

    Ce procédé permet d’augmenter très fortement la résistance à l’usure, à l’abrasion, aux frottements et à la corrosion. Ainsi la durée de vie des composants est fortement augmentée.

    Les épaisseurs standard sont de l’ordre de 3µm et le dépôt est réalisé sur pièces finies

    Quelle est la différence entre PVD et PACVD?

    L PVD est un dépôt physique en phase vapeur. L’élément à déposer est obtenu par évaporation ou par pulvérisation via un procédé physique. Le PACVD est un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. L’élément à déposer est obtenu à partir de réactions chimiques. Le plasma permet d’obtenir cette réaction chimique à plus basse température

    Quelles sont les applications industrielles du dépôt sous vide?

    Les dépôts sont vide sont classés en plusieurs catégories: anti usure, frottement, décoratif et biocompatibilité. Les applications sont donc très variées: composants automobile, aéronautique, outillage, outils coupants, dispositifs médicaux, pièces décoratives…

    Comment choisir la méthode de dépôt appropriée?

    La méthode de dépôt dépend avant tout de la nature du revêtement à déposer et du substrat.

    Si le substrat ne peut pas être chauffé à haute température, le dépôt devra être réalisé à partir d’une technologie basse température.

    Si le  revêtement à déposer est constitué d’un élément solide (cible en métal ou en graphite)un procédé physique type PVD est utilisé. Si celui-ci est constitué d’un gaz ou d’un liquide un procédé chimique est utilisé type CVD ou PACVD

    Quel est le but de la cémentation ? 

    Incorporer sous la surface de la pièce en acier du carbone afin d’améliorer la résistance à la fatigue et à l’usure en surface tout en conservant de bonnes propriétés mécaniques à cœur.

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    Vous avez une question, un besoin ?

    Notre équipe dédiée vous répond sur le procédé le plus adapté à votre besoin.

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