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LES TRAITEMENTS DE SURFACE Les traitements de surface sont utilises pour modifier les caractéristiques de la surface d’une pièce dans le but de lui donner des qualité nouvelles : améliorer les propriétés mécaniques (dureté, frottement, résistance a l’usure, au grippage, a la fatigue), la résistance a la corrosion, l’esthétique et certains comportements (conductivité électrique, réflexion de la lumière, conduction de la chaleur ... ) 1- Les traitements thermiques de surface Les traitements se développent de la surface vers l’intérieur de la pièce sur une couche de faible épaisseur. Le plus souvent ces traitements sont des durcissement superficiels permettant de conserver a cœur les propriété du métal de base, avec une ductilité et une résilience plus élevées : " peau dure et cœur tendre " Ils évitent l’emploi d’aciers fortement allies en rendant possible l’utilisation d’acier moins coûteux comme certains XC et certains aciers faiblement allies. 1.1 Trempe superficielle C’est une trempe réalisée uniquement en surface. Le chauffage est effectue par induction (traitement locaux, formes irrégulière) ou au chalumeau et le refroidissement par aspersion ou immersion. Le procède est bien adapte a la fabrication en série Matériaux utilises : aciers XC38TS, XC42TS, XC48TS, 35CD4, 42CD4, 52M4, ... fontes FGL300, FGS600-3, ... 1.2 Traitements thermochimiques Les traitements sont obtenus avec apport en surface par diffusion chimique, sous l’action de la chaleur, d’un ou plusieurs éléments d’addition comme le carbone, l’azote, le souffre ... a- Cémentation Traitement le plus classique, il consiste en un apport de carbone dans la surface de la pièce, suivi d’un durcissement par trempe. Pendant le traitement, la pièce est maintenue en contact avec un corps, solide, liquide ou gazeux, riche en carbone. L’enrichissement de la surface en carbone rend possible la trempe des aciers utilise non trempables au départ. Duretés atteintes : 800 à 850 HV Aciers utilises XC10, XC12, XC18 (température de cémentation élevées = 925 degrés C), 10NC6, 16NC6, 18NCD6, 16MC5, 18CD4(température plus basses et caractéristiques a cœur supérieurs) ... Inconvénient : Les pièces traitée ont tendance a se déformer et a gauchir Procédés dérives : sherardisation (apport de zinc protégeant contre la corrosion), calorisation (apport d’aluminium, utilise en décoration) ... b- Nitruration Elle donne une plus grande dureté que la cémentation et amène moins de risque de déformation et de gauchissement des pièces traitées. Elle est obtenue par diffusion d’azote en surface (pièce en contacte avec de l’ammoniaque craquée NH3 vers 560 degrés C), suivi d’un refroidissement lent. Le durcissement n’est pas obtenu par trempe superficielle mais par formation de nitrures (fer, chrome et aluminium). Ce traitement ne déforme pas la pièce. Duretés atteintes : 1100 à 1200 HV Matériaux utilisés : aciers faiblement alliés (généralement trempés et revenus à cœur) : 30 CAD6-12, 40CAD612, 30CD12, ... Inconvénients : coût élevé de l’équipement et mise en œuvre plus délicate que les autres procédés. c- Carbonitruration Le traitement est un mélange de cémentation et de nitruration. Il y a apport en surface de carbone et d’azote par chauffage dans une atmosphère gazeuse entre 600 et 900 degrés C. L’opération est généralement suivie par une trempe, parfois par un refroidissement lent : avec 15% d’ammoniaque, la trempe n’est pas nécessaire ; elle l’est avec 1%. Duretés atteintes : 900 à 950 HV Procédés dérivés : cyanurisation (carbone remplacé par le cyanure), sulfocarbonitruration (apport de soufre et de carbone) 2- Traitements électrolytiques. 2.1 Dépôt anodique (électrolyse anodique) La pièce est liée à l’anode et la formation du composé en surface se développe à la fois vers l’intérieur et vers l’extérieur de la surface traitée (épaisseur 0,01 à 0,1 mm environ) 2.2 Dépôt cathodique (électrolyse cathodique) La pièce est liée à la cathode et le dépôt de matière (métal d’apport) se développe uniquement de la surface vers l’extérieur (épaisseur 0,5 mm environ). 3- Métallisation Elle consiste en un dépôt de métal fondu (zinc, étain, aluminium, plomb, ...) ou de céramique sur la surface à traiter. 3.1 Métallisation au pistolet. Le métal est fondu par une torche oxyacétylénique vers 2760 degrés C puis projeté sur la pièce par soufflage (air comprimé) 3.2 Métallisation au plasma d’arc. Elle permet des dépôts de céramique, tungstène, carbure, molybdène, nickel, chrome, ... Un arc électrique entre deux électrodes chauffe un gaz vers 16700 degrés C : l’argon. Il en résulte une accélération des particules du gaz (éjection supersonique). Une poudre de la matière à déposer est injectée dans le gaz puis projetée sur la pièce à traiter. 3.3 Métallisation sous vide. Le dépôt est effectué en phase gazeuse, par vaporisation (plasma) et ionisation de très petites particules dans un milieu gazeux raréfié ou sous vide selon plusieurs techniques. Il est possible de revêtir pratiquement tous les matériaux. Les installations sont coûteuses. Applications : semi-conducteurs, outils de coupe, verre, textile, matières plastiques, papier ... 4- Tableau récapitulatif.
Christophe HATTON
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