La cémentation et la nitruration constituent deux méthodes de traitement thermochimique de surface et servent à augmenter la résistance des pièces à l’usure et à la fatigue. S’ils poursuivent le même objectif, ils ne s’appliquent pas dans les mêmes circonstances et il convient de bien analyser la situation avant de sélectionner l’un de ces deux procédés. Température de traitement, vitesse de diffusion, possibles déformations : plusieurs critères entrent en compte dans le choix de la technique à employer.
Quelles différences entre cémentation et nitruration ?
La cémentation correspond à la diffusion de carbone à la surface d’une pièce métallique pour la rendre plus résistante à l’usure. Ce processus se déroule à une température élevée, comprise entre 900 et 1 000 degrés et bénéficie d’une vitesse de diffusion très rapide. La couche de diffusion ainsi produite sous la surface de l’acier peut atteindre jusqu’à 2 mm de profondeur. L’inconvénient principal de cette méthode apparaît lors de la phase de refroidissement de la pièce : celle-ci peut se voir déformée sous le choc thermique. La cémentation peut donc permettre d’améliorer la résistance mécanique sur des profondeurs importantes, mais cause parfois des déformations nécessitant une reprise d’usinage, par exemple. Selon la configuration des pièces et de la nuance d’acier choisie, la trempe peut être effectuée sous gaz neutre (azote) et sous vide au lieu d’une trempe à l’huile. Dans ces conditions, il est possible de diminuer fortement les déformations engendrées lors de la trempe.
La nitruration, quant à elle, représente un traitement à base d’azote. La température nécessaire se situe entre 500 et 550 degrés et se révèle donc plus basse. De ce fait, la diffusion de la couche de protection s’avère plus lente et surtout, moins profonde. La nitruration ne peut pénétrer dans la pièce que de quelques dixièmes de millimètres de profondeur. En revanche, cette méthode n’occasionne sous certaines conditions à respecter aucune déformation à la pièce à la suite du traitement.
Deux critères pour faire son choix
Ces deux procédés de traitement thermique correspondent à des situations de départ différentes. Même s’ils servent tous deux à améliorer la résistance des pièces de métal, ils ne peuvent être appliqués au hasard et le choix de la cémentation ou de la nitruration dépend en réalité de deux critères bien précis.
Contrainte de Hertz
La première donnée à analyser pour sélectionner un traitement par cémentation ou nitruration reste la profondeur de la couche de diffusion à appliquer. Il faut alors étudier la contrainte de Hertz : ce calcul permet d’identifier la répartition des efforts en surface et des contraintes en sous-couche lors du contact entre les pièces. Ainsi, si l’effort est appliqué entre 1 et 2 mm de profondeur sur la pièce (contrainte critique), la cémentation constitue le meilleur choix. En revanche, s’il se révèle moins profond et n’atteint que quelques dixièmes ou centièmes de millimètres, la nitruration peut suffire.
Dimension économique
La cémentation constitue parfois l’option idéale, mais il faut garder à l’esprit que cette technique peut se révéler plus onéreuse, en raison des éventuelles reprises d’usinage nécessaires sur les pièces. Le processus comporte alors plusieurs étapes et devient non seulement plus cher, mais aussi plus long. Ce choix implique donc un budget plus important que celui de la nitruration, qui n’engendre pas ce type de conséquence.
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