Nitruration gazeuse

La nitruration gazeuse est un processus de traitement thermochimique utilisé pour augmenter la résistance à l’usure, la dureté de la surface et l’endurance grâce à une dissolution d’azote et de précipitations de nitrures durs. Plusieurs procédés de nitruration gazeuse ont été brevetés par Bodycote tel que le procédé de nitruration basse pression Nitral^®, avec variante Nitralox^® (avec post-oxydation).

Avantages

Préférée pour les composants qui sont soumis à des charges lourdes, la nitruration permet d’obtenir une dureté élevée de la surface favorisant une haute résistance à l’usure, au frottement, à l’abrasion et au grippage. La résistance à la fatigue est augmentée principalement par le développement des contraintes compressives de surface. La vaste plage de températures possibles et les profondeurs de couche nitrurée, qui permettent un ajustement des différentes propriétés des pièces traitées, permettent à la nitruration gazeuse d’être utilisée pour un large champ d’applications.

Applications

Les applications concernées sont les engrenages, les vilebrequins, les arbres à cames, les poussoirs de cames, les pièces de soupape, les ressorts, les vis de boudineuse, les outils de moulage sous pression, les matrices de forge, les matrices d’extrusion de l’aluminium, les injecteurs et les outils de moulage en plastique.

La nitruration est plus efficace lorsqu’elle est appliquée à la gamme des aciers contenant des éléments permettant la formation de nitrure, comme le chrome, le molybdène, le vanadium et l’aluminium. Le processus est également applicable aux aciers d’outillage tels que les aciers de travail à chaud, de travail à froid et les aciers de moule. Une application à basse température est la nitruration des aciers à ressorts afin de prolonger l’endurance des ressorts utilisés dans l’industrie l’automobile. En général, tous les matériaux ferreux peuvent être nitrurés au gaz avec une teneur en chrome pouvant aller jusqu’à 5 %. Pour une teneur plus élevée des éléments d’alliages et pour la nitruration gazeuse de l’acier inoxydable, la nitruration par bombardement ionique (plasma) peut être prise en considération. La nitruration gazeuse des aciers frittés à faible densité n’est pas recommandée.

Pour des résultats optimaux, le matériau doit être pré-traité (trempe et revenu) avant la nitruration gazeuse.

Processus

La nitruration gazeuse est un processus de traitement « thermochimique » à faible déformation, à basse température (effectué généralement aux environ de 520 °C), afin d’améliorer les propriétés de surface des composants ferreux finis ou semi-finis. Si un gaz carboné est ajouté, le processus est appelé nitrocarburation gazeuse. La couche se compose généralement de deux zones : la couche de combinaison (couche de nitrure), qui peut être une couche de nitrure cubique ou hexagonal, et en dessous, la couche de diffusion, avec de l’azote dissous et des précipitations de nitrures durs. La couche de combinaison à la surface des pièces est responsable des grands avantages de la haute résistance à l’usure, au frottement, à l’abrasion et au grippage. La couche de diffusion contribue à l’amélioration de la résistance à la fatigue et fonctionne comme un support pour la couche de combinaison dure. En contrôlant et en ajustant l’atmosphère du processus, la constitution de la couche peut être optimisée par de fines couches de combinaison pour une amélioration de la résistance à la fatigue, et par des couches de combinaison plus épaisses riches en azote et en carbone en cas de nitrocarburation gazeuse mais aussi avec une post-oxydation si une bonne résistance à l’usure et à la corrosion est désirée. Dans ce dernier cas, Corr-I-Dur^® peut être considéré comme l’option de prédilection.