Autres procédés de cémentation

Suivant la nature de l’élément diffusant en surface des pièces, divers procédés ont été appliqués, dérivés de la cémentation de l’acier par le carbone.

• La nitruration, ou diffusion superficielle d’azote dans un alliage ferreux (acier doux, acier spécial, fonte à graphite nodulaire), permet d’obtenir des couches de haute dureté, de l’ordre de 1 200 Vickers, résistant à l’usure, mais sur une épaisseur maximale de 0,8 mm. L’ammoniac gazeux, dissocié en azote et en hydrogène vers 500 °C, est l’agent de nitruration. L’addition de 0,3 p. 100 de chrome et d’aluminium aux aciers conduit à la formation de nitrures complexes stables ; d’où une plus haute dureté des couches superficielles non fragiles. Pour réaliser le traitement, les pièces sont disposées soit dans des caisses métalliques, soit dans des paniers sous cloche, dans lesquels on envoie l’atmosphère nitrurante ; après soixante-dix heures de maintien à la température de 510 °C, on obtient une épaisseur de nitruration de 0,7 mm.

• La carbonitruration, ou diffusion superficielle de carbone et d’azote dans un alliage ferreux, est conduite vers 800 °C dans une atmosphère d’oxyde de carbone hydrocarburée et additionnée d’ammoniac. Par rapport à la cémentation gazeuse classique, ce procédé présente de nombreux avantages : dureté légèrement plus élevée de la structure martensitique en surface (900 Vickers au lieu de 800) ; traitement à température moins élevée (d’où moindres déformations) ; facilité de traitement thermique ultérieur, avec meilleure stabilité des structures au revenu, et possibilité de cémentation industrielle d’aciers ordinaires, très appréciée dans le traitement de pièces d’organes d’automobiles.

• La calorisation, ou cémentation de l’acier par l’aluminium, s’applique à la protection de pièces réfractaires de fours ou de chaudières par traitement vers 950 °C soit avec un cément solide granulé de ferro-aluminium, soit par immersion dans un bain fondu d’aluminium à 12 p. 100 de fer.

• La chromisation, ou chromage thermique d’alliages ferreux, a pour objet de conférer en surface des pièces de bonnes caractéristiques de haute dureté (1 500 Vickers). notamment une résistance à l’usure ainsi qu’une tenue à la corrosion et à l’oxydation, particulièrement à haute température. Dès 1925, en France, les travaux de J. Laissus (1900-1969) ont permis la mise au point de divers procédés industriels, pratiqués à des températures de 900 à 1 000 °C et qui diffèrent par la nature du cément, à base de chrome, de ferrochrome et d’halogénures d’ammonium tels que fluorure (procédé français Galmiche-Onera), chlorure (procédés allemands Becker, Daeves et Steinberg ; procédé américain Chromalloy) ou iodure (procédé anglais Dikrom). Suivant l’épaisseur de cémentation (de 0,1 à 1 mm) et les conditions de traitement, on obtient des couches soit particulièrement dures, soit ayant une bonne tenue à la corrosion ; cette méthode est utilisée pour des pièces de moteurs à pistons, de turbines d’aviation (ailettes, chambres de combustion) ou d’organes de fusées ainsi que pour des éléments d’outillages qui travaillent à chaud.

• La shérardisation, ou cémentation par le zinc, protège les petites pièces d’acier contre l’oxydation et la corrosion atmosphérique. Elle trouve ainsi son application en quincaillerie et dans la construction du petit matériel agricole et électrique.

• Les cémentations diverses d’alliages ferreux par diffusion de bore (boruration), de silicium (siliciuration) et de cadmium n’ont que des applications industrielles encore limitées ; la cémentation du cuivre par le titane (procédé américain de Titanizing), qui permet de durcir ce métal superficiellement et d’améliorer sa tenue à la corrosion par formation d’un alliage eutectique cuivre-titane, présente un intérêt croissant dans l’industrie de l’appareillage électrique.

R. L. R.

 L. Guillet, la Cémentation des produits métallurgiques et sa généralisation (Dunod, 1935 ; 2 vol.). / I. Jenkins, Controlled Atmospheres for the Heat Treatment of Metals (Londres, 1946 ; trad. fr. les Atmosphères contrôlées dans le traitement thermique des métaux, Dunod, 1953). / J. Pomey, Précontrainte et durcissements superficiels (Techniques de l’ingénieur, 1956). / G. de Smet, la Pratique des traitements thermiques des métaux industriels (Dunod, 1957). / American Society for Metals, Gas carburizing (Metals Park, Ohio, 1964).