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Nitruration et nitrocarburation basse pression

Objectif : Résistance à la fatigue, à l’usure ainsi qu’au grippage

La nitruration est un traitement thermochimique qui implique la diffusion d’azote atomique N à la surface des pièces en acier préalablement traitées par trempe et par revenu. La nitrocarburation, une variante de la nitruration, combine la diffusion d’azote et de carbone, renforçant ainsi la résistance mécanique et la tenue à l’usure des pièces traitées. L’insertion d’azote N (ou N et C pour la nitrocarburation) dans l’acier et la formation de nitrures avec les éléments d’alliage améliorent la dureté superficielle et apportent des propriétés recherchées, telles que une dureté de 750 à 1100 HV.

Pièces traitées

Notre processus pour la nitruration basse pression

Les fours utilisés pour le traitement de nitruration basse pression sont généralement de forme cubique avec chargement horizontal. Le cycle de traitement thermique est ponctué de mise sous vide entre les séquences pour optimiser la diffusion de l’azote dans les matériaux.

Préparation du four

Après mise sous vide, le four est purgé par circulation d’azote, et chauffé par convection forcée jusqu’à la température de traitement optimale. Cette étape prépare efficacement l’atmosphère de traitement pour une meilleure application du processus thermochimique.

Injection du gaz

Le mélange de gaz actif, comprenant NH3 ou NH3+gaz carburant+N2O, est alors injecté, et maintenu à une température contrôlée pendant une durée calculée pour obtenir la profondeur de couche désirée. La nature et la profondeur de la couche nitrurée dépendent des paramètres spécifiques comme la nuance d’acier utilisée, le temps, la température et la composition de l’atmosphère de traitement, offrant une qualité et une résistance accrues à la fatigue et à l’usure.

Réalisation du cycle type

préoxydation : température de 300-400° avec injection de protoxyde d’azote N2O pour une préparation de surface efficace.
nitruration : température de 500-580° avec injection d’NH3, N2O, et gaz carburant pour la nitrocarburation.
post-oxydation (facultative) : température de 400-500° avec injection de protoxyde d’azote N2O pour finaliser le traitement et améliorer la tenue à la corrosion de la pièce métallique.

Constitution de la couche nitrurée

• une couche de combinaison de 5 à 25 microns où l’azote est combinée sous forme de nitrures de fer qui renforcent la résistance à l’usure

• une couche de diffusion de 0,1 mm selon la nuance d’acier et le temps de traitement apportant une bonne résistance à la fatigue (mais aussi à l’usure). 

    Caractéristiques et avantages de la nitruration basse pression

    La nitruration, un traitement thermique avancé, apporte aux pièces métalliques (pouvant être déjà finies) une excellente résistance à l’usure, au grippage ainsi qu’une résistance accrue à la fatigue, avec des déformations très limitées. Réalisée dans des fours de nitruration spécialement conçus pour ce procédé, la nitruration basse pression offre des avantages complémentaires significatifs.

    Maîtrise

    La gestion informatisée du processus permet de maîtriser précisément la composition et la profondeur de la couche de combinaison des pièces traitées. Ce contrôle automatique et précis évite optimise ainsi la phase gazeuse et la diffusion de l’azote même dans des structures complexes comme les pièces en contact ou ayant des trous borgnes.

    Homogénéité

    Grâce à l’application uniforme des gaz de traitement sous basse pression et une bonne uniformité thermique (plus ou moins 5°C), la nitruration basse pression offre une très bonne homogénéité de la couche nitrurée sur tout type de pièces, y compris celles ayant des géométries complexes ou des exigences spécifiques en termes de dureté superficielle.

    Compétitivité

    L’optimisation de la densité de chargement dans le four de nitruration permet une réduction significative des coûts de production. Cette efficacité économique, associée à une installation de traitement performante et à des résultats de haute qualité garantissant la durabilité des pièces, fait de la nitruration basse pression une solution particulièrement compétitive pour l’industrie, notamment dans des secteurs exigeants comme le médical et l’outillage.

    ​La technique de la nitruration basse pression

    La nitruration basse pression est réalisée en four à convection forcée, opérant à une pression voisine de 300 mbar, utilisant un mélange gazeux actif. Cette pression réduite améliore significativement les échanges gazeux à la surface des pièces, facilitant ainsi une couche de nitrure homogène et une couche de diffusion efficace.

    Les espèces actives, constituées d’azote atomique N (ou N et carbone atomique C), proviennent de la dissociation de l’ammoniac NH3 (ou NH3 et un gaz carburant) et de réactions chimiques se produisant à la température élevée de traitement, entre 500 à 570°C. Ce processus assure une couche nitrurée de haute résistance, optimisant la tenue à l’usure et minimisant la déformation des pièces métalliques, essentielles dans les industries telles que le médical et l’outillage où la durabilité et la précision sont critiques.

    four de nitruration basse pression à thermi-bugey

    Pour étude et commande

    Information à communiquer dans le cadre d’une nitruration basse pression :

    · Plan de la pièce (avec éventuellement : zone à protéger).
    · Nombre de pièces par envoi et par an.
    · Nature de l’acier : appellation AFNOR 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 type : pièces décolletées, outillages de découpe, moules pour injection plastique, cames, glissières, pièces d’usure, …

    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

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    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 saura vous conseiller sur le procédé de nitruration le plus adapté.

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