Carbonitruration

La carbonitruration est un processus de cémentation austénitique (au-dessus de A3) similaire à la cémentation mais  avec ajout d’azote (via du gaz NH₃), permettant l’augmentation de la résistance à l’usure et la dureté de la surface grâce à la création d’une couche superficielle dure.

Avantages

La carbonitruration est principalement appliquée pour obtenir une couche cémentée dure et résistante à l’usure. La diffusion de carbone et d’azote augmente la trempabilité du carbone ordinaire et des aciers faiblement alliés et crée une couche cémentée plus dure que la cémentation. Le processus de carbonitruration est particulièrement adapté pour la production de série de petits composants. La déformation est réduite en raison de la faible température nécessaire pour la carbonitruration par rapport à la cémentation. La vitesse de trempe douce réduit le risque de tapure de trempe.

Applications

La carbonitruration austénitique est généralement appliquée avec succès aux composants fabriqués en grande série et à ceux de plus petites dimensions, où une grande résistance à l’usure est exigée et où les exigences de profondeur de couche cémentée sont comprises entre 0,1 et 0,75 mm max. Les applications concernées sont :

• engrenages et arbres
• pistons
• rouleaux et roulements
• leviers des systèmes à actionnement hydraulique, pneumatique et mécanique.

Améliore principalement la résistance à l’usure et la résistance à la fatigue des aciers au carbone.

Un vaste éventail d’aciers peuvent être carbonitrurés, des aciers au carbone ordinaire aux aciers doux (avec une teneur en aluminium réduite), en passant par les aciers faiblement alliés avec un maximum de 0,25 % de carbone, les aciers de décolletage et les aciers frittés.

Processus

La carbonitruration (austénitique) est un traitement thermochimique impliquant l’incorporation de carbone et d’azote dans la surface du composant, généralement simultanément. Le processus est effectué à faibles températures, et généralement pour des durées plus courtes que la cémentation, et donc les composants sont moins sensibles à la déformation. L’azote diffusé a un effet stabilisateur sur l’austénite et réduit la vitesse critique de trempe et, par conséquent, la trempabilité de l’acier.

Un milieu de trempe moins intense (tel que de l’huile), au lieu de la trempe à eau nécessaire pour l’acier doux, peut être appliqué pour réduire la déformation.

La carbonitruration est généralement effectuée entre 820 et 900 °C dans une atmosphère gazeuse, en ajoutant 0,5 à 0,8 % de carbone et 0,2-0,4 % (<5%) d’azote à la surface des aciers au carbone ou des aciers faiblement alliés. Après le temps de diffusion, les composants sont directement trempés à l’huile. La profondeur cémentée atteinte n’est généralement pas supérieure à 0,7 mm environ et dépend non seulement des profondeurs de carbonitruration, mais aussi de la température de durcissement, la vitesse de trempe, la trempabilité de l’acier et les dimensions du composant. Le traitement thermique est terminé par un revenu à basse température, située entre 150 et 200 °C, pour les plages de profondeur de couche cémentée les plus profondes, ce qui permet de réduire la fragilisation en fonction des circonstances tribologiques.