Nitruration des aciers

Différentes duretés de surface et différents profils de dureté peuvent être obtenus en ajustant les paramètres de nitruration. L'avantage par rapport à d'autres procédés tels que la cémentation est la moindre distorsion, car il n'y a pas de processus de transformation lors du refroidissement à partir de la température de nitruration. Les exigences de pureté et l'homogénéité structurelle garantissent des propriétés mécaniques uniformes, même pour les grandes dimensions. 

Notre acier de nitruration Nitrodur est utilisé dans diverses applications :

• Transformation des matières plastiques : les composants tels que les cylindres, les pistons, etc. sont fabriqués en Nitrodur en raison des contraintes et des températures élevées afin de garantir la précision et la dureté.
• Fabrication d'engrenages : les arbres et les engrenages fabriqués en Nitrodur offrent une fiabilité opérationnelle et une durabilité accrues.
• Fabrication de moteurs : Le Nitrodur convient aux pièces des moteurs qui sont exposées à des contraintes extrêmes, en particulier à des températures élevées. 
• Ingénierie mécanique générale : Le Nitrodur est utilisé dans des applications où un fonctionnement fiable et une fonction précise à des températures élevées sont nécessaires.
• Fabrication d'outils : Le Nitrodur assure une géométrie constante des outils à des températures élevées.
• Construction de machines-outils : Le Nitrodur garantit la longévité, la fonctionnalité et la précision des machines-outils.

L'acier offre des plages de résistance, une ténacité et une formabilité à chaud personnalisées. La formabilité à froid et l'usinabilité dépendent de l'analyse et de la formation de la microstructure et peuvent être optimisées par l'alliage et le traitement thermique. La qualité du Nitrodur est assurée par une grande fiabilité des processus et des équipements modernes dans les domaines de la fusion, de la métallurgie secondaire, de la coulée continue, du formage à chaud et du traitement thermique, ainsi que par des installations d'essai avancées.

La nitruration comme méthode d'amélioration des propriétés de surface des composants, notamment en ce qui concerne la dureté, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue

La nitruration est un processus thermochimique important dans lequel l'azote est incorporé dans la couche externe d'une pièce. La nitrocarburation implique l'incorporation d'azote et de carbone. L'azote, qui n'est pas très soluble dans la solution solide ferritique, précipite sous forme de nitrure, créant une couche fermée de nitrure. Cette couche est suivie d'une zone de diffusion qui durcit la matrice de l'acier.

La température de nitruration est généralement comprise entre 350 °C et 590 °C pour permettre la diffusion de l'azote. La couche de nitruration peut atteindre 500 μm d'épaisseur et présenter des valeurs de dureté > 1000 HV. Comme il n'y a pas de changement de volume, le risque de distorsion est faible. L'acier de nitruration conforme à la norme DIN EN 10085:2001-07 est utilisé pour ces procédés.

L'azote est transféré par adsorption, absorption et diffusion. La couche externe du composé présente une porosité, tandis que la couche de diffusion augmente la solidité et la résistance à l'usure. La variation des conditions et la sélection des matériaux influencent la structure de la couche. La transition entre la couche de diffusion et la dureté du noyau se fait en douceur.

La température de revenu pendant la trempe et le revenu influence l'augmentation de la dureté et la résistance au revenu. Les éléments d'alliage tels que le chrome, l'aluminium, le molybdène et le vanadium influencent la dureté de la surface. Les aciers contenant de l'aluminium ont tendance à former des oxydes qui peuvent entraver la diffusion de l'azote.

La qualité de la couche nitrurée dépend de l'homogénéité de la structure de base à grains fins. Un état trempé est généralement meilleur qu'un état recuit. Des teneurs en alliage plus élevées augmentent la dureté de surface et les contraintes de compression résiduelles, mais réduisent la diffusion de l'azote et la dureté atteignable.

La nitruration et la nitrocarburation au gaz sont des procédés thermochimiques qui s'effectuent à des températures comprises entre 450 °C et 590 °C. La nitruration gazeuse se concentre sur la libération d'azote dans la couche superficielle, tandis que la nitrocarburation gazeuse introduit également du carbone. L'oxi-nitruration utilise de l'oxygène pour intensifier le processus. Ces procédés permettent une grande variété de structures de couches et de profondeurs de durcissement, conviennent à différentes tailles de pièces, mais nécessitent des mesures de sécurité spéciales en raison des gaz inflammables.

La nitruration et la nitrocarburation au plasma s'effectuent à des températures comprises entre 350 °C et 590 °C. Des ions positifs frappent les composants et assurent le nettoyage de la surface. Le processus est ensuite réchauffé et une décharge pulsée améliore l'uniformité du processus. Une technique spéciale de décharge luminescente permet d'obtenir une broderie uniforme. Ce procédé plasma permet une accumulation précise des couches, des changements dimensionnels minimes et une faible rugosité. Toutefois, la mise en place des composants nécessite un arrangement précis, car le plasma ne peut pas pénétrer dans des espaces inférieurs à 0,6 mm - 0,8 mm.

Dans la nitrocarburation en bain de sel, les pièces sont immergées dans du sel fondu à 570 °C ≤ T ≤ 590 °C pendant 30 à 120 minutes, puis trempées. Ce procédé permet d'obtenir des revêtements très résistants à l'usure et d'améliorer la résistance à la fatigue. Les étapes de traitement comprennent le prénettoyage, le préchauffage, la nitrocarburation, le refroidissement/oxydation et le lavage. Le procédé se caractérise par une résistance aux interférences et permet d'obtenir des densités de lots élevées. Cependant, il ne convient pas à la nitruration pure sans diffusion C. Les rapports entre l'épaisseur de la couche composée et la profondeur de diffusion ne peuvent être modifiés que dans une mesure limitée.