Le traitement thermochimique de diffusion d’azote le plus connu reste sans doute la nitruration. En favorisant l’apparition de nitrures à la surface des pièces de métal, ce procédé renforce considérablement leur résistance à l’usure et à la fatigue. Ce type de méthode présente de nombreux avantages et s’adapte à la grande majorité des aciers, bien que la nitruration ne représente pas le seul moyen disponible pour améliorer les performances du métal grâce à l’azote.
Diffuser de l’azote pour mieux protéger les pièces métalliques
La diffusion d’un élément chimique tel que l’azote au niveau d’une pièce de métal sert avant tout à solidifier cette dernière. En pratique, l’insertion d’azote dans la structure cristalline du matériau exerce une déformation du réseau provoquant l’apparition de contraintes de compression à la surface de celui-ci, ce qui le rend nettement plus résistant. En d’autres termes, le fait d’intégrer une grande quantité d’azote dans la structure métallique engendre une distorsion du réseau induisant des contraintes de compression, ce qui limite considérablement le risque de propagation de fissures et de casse. Cette démarche renforce non seulement la résistance des pièces face à l’usure, mais aussi à la fatigue thermique et améliore leurs performances mécaniques de manière générale.
3 avantages du traitement thermochimique de diffusion d’azote
Les traitements thermochimiques de diffusion d’azote modifient la structure des pièces de métal afin de les rendre plus performantes, plus résistantes à l’usure et à la fatigue thermique. Le plus connu de ces procédés reste sans doute la nitruration, qui consiste à fabriquer des nitrures à la surface des matériaux pour les rendre plus durs.
Amélioration de la résistance à l’usure
Le fait de diffuser de l’azote à la surface d’une pièce de métal participe réellement à améliorer sa dureté : après un traitement comme la nitruration, on observe que cette valeur peut grimper jusqu’à 1000 HV, alors qu’à l’état naturel, la dureté de l’acier se situe entre 200 et 300 HV. Dans le détail, ce procédé repose sur la formation de nitrures. Ces éléments apparaissent précisément grâce à la présence d’azote et des éléments d’addition et se révèlent particulièrement durs, ils renforcent donc considérablement la résistance des pièces à l’usure. Ils garantissent aussi une meilleure résistance mécanique sur le long terme. Ce traitement ne s’applique pas qu’aux aciers mais aussi aux inox et au titane.
Meilleure résistance à la fatigue thermique
Certains matériaux naturellement résistants à la corrosion tels que les aciers inoxydables austénitiques peuvent se voir endommagés suite à l’apparition de nitrures. Thermi Lyon a donc mis au point une formule afin de ne conserver que les avantages d’un traitement de diffusion d’azote sans nitruration (sans formation de nitrures), le Thermi-SP. Celui-ci offre notamment la possibilité de traiter les aciers inox avec ce même élément chimique, de leur apporter une excellente résistance mécanique, à la fatigue, au grippage et à l’usure, sans impacter leur capacité naturelle à résister à la corrosion. Selon l’objectif poursuivi, les différents traitements thermochimiques de diffusion d’azote comme la nitruration ou le Thermi-SP peuvent donc s’avérer particulièrement utiles pour renforcer la résistance des pièces face à l’usure, la corrosion, la fatigue thermique et les hautes températures. Choisir la bonne solution implique donc de déterminer si le matériau final peut bénéficier, ou non, de la formation de nitrures.
L’une des plus sérieuses pistes d’évolution de ces traitements de diffusion d’azote concerne l’aluminium. Ce matériau demeure beaucoup plus mou que l’acier et sa surface protégée par une couche d’alumine rend les traitements de diffusion très difficiles. Ce traitement est très prometteur, mais reste encore au niveau de la R&D. Le défi consisterait ainsi à faire passer la dureté de base de l’aluminium de 80 HV à 200HV à plus de 1 000 HV en surface.
Les traitements thermochimiques de diffusion d’azote transforment la structure du métal. Intégrer cet élément chimique dans le réseau cristallin des pièces contribue à renforcer leur résistance à l’usure, la fatigue thermique ou encore la corrosion de manière significative. Il existe plusieurs méthodes pour y parvenir, notamment la nitruration et le Thermi-SP, développé par Thermi Lyon.
