9 - Choix d’un acier de cémentation

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1 9 - Choix d’un acier de cémentation

2 9- Choix d’un acier de cémentation 9.1 Généralités
Acier à bas carbone pour:  Avoir de bonnes caractéristiques de ténacité à cœur.  Bonnes propriétés de surface grâce à l’apport interstitiel au cour du traitement.

3 9- Choix d’un acier de cémentation 9.1 Généralités
Généralement Carbonitruration: %C [0,2 ; 0,4] Cémentation: %C ≤ 0,2%

4 9.2 - Influence des éléments d’alliage sur
les teneurs superficielles en carbone et en azote

5 Influence des éléments d’alliages sur la teneur en carbone.
9- Choix d’un acier de cémentation Influence des éléments d’alliage. Influence des éléments d’alliages sur la teneur en carbone. In (C/Co) = - 0,055 Si% + 0,013 Mn% + 0,040 Cr% – 0,014 Ni% + 0,013 Mo% C : potentiel carbone Co : teneur initiale en carbone de l’acier. Influence des éléments d’alliages sur la teneur en azote. In (N) = In (N0) + 0,1 Mn% + 0,15 Cr% + 0,05 Mo% N : potentiel azote N0 : teneur superficielle en azote de l’acier.

6 9.3- Influence de la composition chimique
des aciers sur la structure de la couche traitée.

7 Acm = 4 798,6/ In[(100 – 19,6 C)/((100 + u) C)]
9- Choix d’un acier de cémentation Influence des éléments d’alliage. Acm = ,6/ In[(100 – 19,6 C)/((100 + u) C)] Acm(°C) :température à laquelle la cémentite d’un acier hypereutectoïde achève de se dissoudre

8 9.4- Contrôle de l’austénite résiduelle

9 9- Choix d’un acier de cémentation. 9
9- Choix d’un acier de cémentation Contrôle de l’austénite résiduelle. La formule de Koïstinen et Marburger, montre que la présence de l’austénite peut être reliée au point Ms de la nuance: Ms = 539 – 423 C% – 30,4 Mn% – 17,7 Ni% – 12,1 Cr% – 7,5 Mo% Pour C ≤ 0.60% Ms’ = 539 – 423 C% – 30,4 Mn% – 17,7 Ni% – 12,1 Cr% – 7,5 Mo% - 330 N%

10 9.5- Influence de la composition chimique
de la nuance sur l’épaisseur de traitement

11 Pièce de petites dimensions: Nuance de l’acier influe peu
9- Choix d’un acier de cémentation Influence sur l’épaisseur de traitement. L’épaisseur cémentée est par définition appréciée à l’aide d’une mesure de dureté. La nuance de l’acier influe sur l’épaisseur de traitement par l’intermédiaire de sa trempabilité. Pièce de petites dimensions: Nuance de l’acier influe peu Pièce de grandes dimensions: Nuance influe fortement

12 9.6 - Influence de la composition chimique
de la nuance sur la dureté des couches cémentées ou carbonitrurées.

13 9- Choix d’un acier de cémentation. 9
9- Choix d’un acier de cémentation Influence sur la dureté des couches. Profils carbone NECESSAIRE pour différents aciers de cémentation pour obtenir une profondeur de cémentation de 1,2mm (52.5 HRC). Diamètre de la pièce 60 mm.

14 9- Choix d’un acier de cémentation. 9
9- Choix d’un acier de cémentation Influence sur la dureté des couches.

15 10 – Propriétés des pièces cémentées ou carbonitrurées.

16 Couche superficielle de dureté élevée: 700Hv ou +
10 – Propriétés des pièces cémentées ou carbonitrurées Généralités. Couche superficielle de dureté élevée: 700Hv ou + Cœur de dureté beaucoup plus faible: 400Hv Epaisseur de traitement pouvant aller de 0,1 à plusieurs mm. Hautes caractéristiques de résistance à la fatigue et au roulement.  Bonnes propriétés dans l’ensemble qui en fait un traitement fréquemment utilisés dans l’industrie.

17 10 – Propriétés des pièces cémentées ou carbonitrurées. 10
10 – Propriétés des pièces cémentées ou carbonitrurées Généralités.

18 10 . 2 - Comportement des structures
obtenues vis-à-vis des sollicitations de services

19 La microstructure doit présentée:
10 – Propriétés des pièces cémentées ou carbonitrurées Comportement des structures. Fatigue. La microstructure doit présentée: Austénite résiduelle : Уr ≤ 25 à 30% baisse de la limite de fatigue de 10% pour la cémentation (moins sensible pour la carbonitruration). Epaisseur d’oxydation: (perlite bainite) ≤ 6 – 10 μm. Résistance à cœur: – 1250 Mpa (cémentation) 1300 – 1500 Mpa (carbonitruration). Rapport épaisseur de cémentation/épaisseur pièce de 7% environ pour les petites pièces (12 à 15 mm).

20 Fatigue superficielle (roulement)
10 – Propriétés des pièces cémentées ou carbonitrurées Comportement des structures. Fatigue superficielle (roulement) On préconise une épaisseur de traitement double de la profondeur de cisaillement maximale dû aux contraintes de Hertz. Il semble qu’une résistance à cœur de 850 à 1150 Mpa soit légèrement favorable.

21 Usure C’est la couche cémentée durcit qui résiste à l’usure.
10 – Propriétés des pièces cémentées ou carbonitrurées Comportement des structures. Usure C’est la couche cémentée durcit qui résiste à l’usure. De ce fait il est nécessaire d’avoir une épaisseur de traitement supérieure à l’épaisseur d’usure tolérée. Propriétés mécanique de couches carbonitrurées Propriétés mécanique de couches cémentées

22 11- Défauts et déformations.

23 12- Conclusion.

24 Cémentation

25 12 – Conclusion. 1 . Cémentation.
Traitement le plus classique:  Apport de carbone dans la surface de la pièce, suivit d’un durcissement par trempe.  Pièce maintenue en contacte avec un corps (solide, liquide ou gazeux) riche en carbone.

26 12 – Conclusion. 1 . Cémentation.
Dureté atteinte: 800 à 850 HV. Epaisseur possible du traitement : de 0,1 à plusieurs mm. Acier utilisés: XC10 , 16 NC6 , 18 CD4… Inconvénients: Les pièces traitées ont tendance à se déformer et à gauchir. Procédés dérivés : Shérardisation (apport de Zinc protégeant de la corrosion). Calorisation (apport d’aluminium, utilisé en décoration)…

27 Carbonitruration

28 12 – Conclusion. 2 . Carbonitruration.
Traitement semblable à la cémentation:  Apport en surface de la pièce de carbone et d’azote, suivit d’un durcissement par trempe(pas nécessaire).

29 12 – Conclusion. 2 . Carbonitruration.
Dureté atteinte: 900 à 950HV. Epaisseur possible du traitement : de 0,1 à plusieurs mm. Acier utilisés: 30 CAD 6-12 , 30 CD 12 … Inconvénients: Les pièces traitées ont tendance à se déformer et à gauchir. Prix plus important que pour la cémentation Procédés dérivés : Cyanuration (Carbone remplacé par du cyanure). Sulfocarbonitruration (apport de souffre et de carbone)…