Qu'est-ce que la cémentation au gaz métallique ?
La cémentation au gaz métallique est un traitement thermique qui augmente la dureté superficielle de l'acier à faible teneur en carbone en ajoutant des atomes de carbone supplémentaires à la couche externe du métal. Le processus consiste à chauffer l'acier dans un four avec un gaz riche en carbone, tel que le méthane ou le monoxyde de carbone, qui se décompose à la surface du métal et diffuse le carbone dans le réseau de l'acier. La couche enrichie en carbone, également connue sous le nom de caisse, devient dure et résistante à l'usure lorsqu'elle est trempée dans l'eau ou l'huile, tandis que le cœur de l'acier reste mou et dur.
La cémentation sous gaz métallique est largement utilisée pour améliorer les propriétés mécaniques de divers composants tels que les engrenages, les arbres, les boulons et les vilebrequins. Le processus peut produire des profondeurs de cémentation allant jusqu'à 6,4 mm, en fonction de la température, de la durée et de la composition du gaz. Le potentiel carbone du gaz, c'est-à-dire la capacité du gaz à fournir du carbone à la surface du métal, peut être contrôlé en ajustant le rapport entre l'hydrocarbure et le gaz porteur (tel qu'un gaz endothermique). Plus le potentiel de carbone est élevé, plus la diffusion du carbone est rapide et plus la profondeur de cémentation est importante.
La cémentation sous gaz métallique présente plusieurs avantages par rapport à d'autres méthodes de durcissement superficiel telles que la cémentation solide ou liquide. Elle permet de mieux contrôler la température et l'atmosphère à l'intérieur du four, ce qui se traduit par une finition de surface plus uniforme et plus cohérente. Elle permet également d'usiner uniformément des pièces de forme complexe, car le gaz peut pénétrer dans les trous et les cavités étroites. Elle est également plus respectueuse de l'environnement que la cémentation liquide, qui contient des produits chimiques toxiques et produit des déchets dangereux.
Cependant, la cémentation au gaz métallique présente également des limites et des défis. L'un d'entre eux est la déformation et la fissuration des pièces en raison des contraintes thermiques et des transformations de phase pendant le chauffage et le refroidissement. Pour minimiser ce problème, il est nécessaire de sélectionner soigneusement la nuance d'acier, le préchauffage, le recuit post-carburation et le revenu. Un autre défi consiste à empêcher la décarburation ou l'oxydation de la surface du métal pendant le chauffage, ce qui peut réduire la dureté et la qualité de la cémentation. Ce phénomène peut être évité en utilisant des revêtements protecteurs ou des gaz inertes dans le four.
La cémentation sous gaz métallique est une technique polyvalente et efficace pour augmenter la dureté superficielle des pièces en acier à faible teneur en carbone. En comprenant les principes et les paramètres de ce procédé, il est possible d'optimiser ses performances et sa qualité pour une variété d'applications.