Qu’est-ce que la nitruration ?
La nitruration est un processus de diffusion d’atomes d’azote dans la surface du métal. L’azote ne manque pas sur la Terre, mais dans la nature il existe sous la forme d’une molécule à deux atomes chimiquement inerte et trop grande pour pénétrer la surface. Par conséquent, les technologies de nitruration se concentrent sur la source de l’azote naissant (atomique).
Le principal objectif de la nitruration est d’améliorer la dureté de la surface d’un composant en l’enrichissant en azote. Quelle que soit la méthode, la nitruration est un processus de diffusion de l’azote dans le métal, diffusion qui, lorsque les atomes d’azote isolés ont pénétré la surface, se poursuit tant que la température est suffisamment élevée et que la surface est approvisionnée en azote naissant. En d’autres termes, la diffusion est essentiellement la même pour toute nitruration, tandis que la différence réside dans l’approvisionnement en azote, qui exerce une influence majeure sur les propriétés de la surface qui en découlent.
Matériaux de nitruration
D’une manière générale, tous les alliages ferreux, notamment les aciers inoxydables, les fontes et même les alliages de titane, sont susceptibles d’être nitrurés. Cependant, les alliages présentent des caractéristiques uniques quant aux conditions de surface, à la vitesse naturelle de la diffusion et à la propension à former des nitrures. Il convient donc de ne pas perdre de vue que même un processus de nitruration correctement configuré produira des résultats sensiblement différents sur des matériaux différents. De ce fait, certains utilisateurs peuvent rencontrer des difficultés insurmontables, en particulier si leur méthodologie est insuffisante et/ou par manque de connaissance et d’expérience.
Le résultat de la nitruration
Une surface exposée à un support de nitruration produira généralement deux couches distinctes. La couche externe est appelée couche composite (ou couche blanche) et son épaisseur se situe généralement entre zéro et 0,001″ (25 µm). Une couche cémentée de diffusion ou zone de diffusion se trouve sous la couche blanche. Les deux couches constituent ce que l’on appelle d’une manière générale la couche cémentée. Cependant, selon le matériau et sa dureté initiale avant traitement, les propriétés de ces couches présenteront de grandes disparités.
Nitruration contrôlée et non contrôlée
Les images de deux empreintes d’un test de dureté Vickers présentées ci-dessous illustrent la différence entre un processus contrôlé et un processus non contrôlé. L’échantillon de gauche a été produit au cours d’un processus traditionnel et la fissuration de surface est un indicateur de la couche fragile. L’échantillon de droite est le résultat d’un processus Nitreg® au cours duquel, bien que la dureté soit la même, aucune fissure ne s’est formée. Le composant ayant subi le traitement Nitreg® est donc plus résistant, grâce à une couche composite particulièrement robuste.
De tels résultats supérieurs ne peuvent être obtenus qu’en contrôlant la concentration d’azote dans le substrat et l’approche moderne consiste à contrôler le potentiel de nitruration (KN). Une compréhension et une application adéquates des principes qui lient le potentiel de nitruration (KN), la température et la durée représentent la pierre angulaire de la technologie Nitreg®. Un exemple de notre capacité à produire diverses combinaisons de couche blanche/couche cémentée de diffusion est indiqué dans le tableau suivant, Combinaisons de couches nitrurées (PDF).
La capacité à contrôler le potentiel de nitruration devient progressivement une exigence, comme le montre la norme AMS 2759/10, par exemple.
Pour résumer, Nitreg® est un processus moderne, capable de répondre aux exigences métallurgiques de toutes les spécifications de nitruration initialement rédigées pour la nitruration gazeuse traditionnelle, en bain de sel ou au plasma.
