Brevet FR2098281A1 — publié le 19720310

L'invention est relative à un procédé de nitruration douce (carbonitruration à basse température) des aciers et de la fonte sous atmosphère contrôlée. On sait que la nitruration des pièces en acier et en fonte 5 est réalisée dans des bains de sels constitués de cyanures et de cyanates alcalins, libérant du carbone et de l'azote actifs pendant leur décomposition. Les bains de sels travaillent à une temperature de 570 - 10°C (sous la temperature critique de la transformation de phase dans le système Fe-N.). On réalise une 10 couche superficielle formée de deux zones : la zone composée ou couche blanche, et la zone de diffusion. La haute résistance à l'usure d'adhérence est assurée par la zone composée ou couche blanche, pendant que la zone de diffusion forme la couche support. 15 Les procédés de ce type présentent quelques inconvénients dus, d'une part, à l'utilisation des bains de sels toxiques (cyanurique), et, d'autre part, au fait que le procédé ne peut être contrôlé que par des analyses chimiques, donc sans aucune possibilité de contrôle continu. 20 On connaît un procédé de nitruration sous atmosphère en u- tilisant une atmosphère formee du gaz protecteur et d'ammoniaque. L'inconvénient de ce procédé réside dans le fait qu'il nécessite un générateur de gaz protecteur (gaz endo), coûteux, ce qui contribue au prix élevé des produits. 25 Le procédé conforme à l'invention remédie à ces inconvé nients. Selon l'invention, pour effectuer un traitement uniforme et contrôlé, on réalise la nitruration à une temperature d'environ 570°C dans une atmosphère formée de methane, d'ammoniaque et 30 d'oxygène dans les proportions de '1 pour le rapport NH^/CH^ et de 25 à 30 pour le rapport (NH^ + CH^j/O^, le degré de dissociation de l'ammoniaque étant variable de 38 à 40*> et le temps de traitement étant variable de l à 10 heures. Ci-dessous, on indique un exemple de réalisation de l'in-35 vention pour la nitruration douce des pièces en OLC 35. Le traitement est réalisé sous atmosphère de composition : NH^/CH. = 1, avec une addition d'oxygène dans un rapport de (CH^ + NH^j/0^ = 25 à 30. La température du traitement est de 570 i x0°C. Le débit de l'ammoniaque est réglé de sorte qu'on 40 obtienne un degré de dissociation de 35 à 40%. 71 25038 2098281 Après un traitement de 3 heures, on obtient les résultats suivants : Essai Dureté HB HV1 HV3 HV5 H VIO HV30 non traite 200-207 nitruré en bains de sels _ 510 440 407 370 320 nitruré en atmosphère gazeuse - 490 430 400 380 340 10 Après une analyse métallographique, on obtient les carac téristiques suivantes : - l'épaisseur de la couche blanche est de 10 à 15 p.m - la microdureté de la couche blanche est de 870 à 920 MHV - la profondeur de la zone de diffusion est de 0,35 à 0,40mm. 15 Les expériences indiquent que, pour obtenir la plus grande efficacité du procédé, en conformité avec l'invention, les paramètres du traitement thermique sont : a) température : 570 - 10°C b) rapport des composants de l'atmosphère : 20 NH3/CH4 s 1 et (NH3 + CH4)/02 = 25 à 30 c) degré de dissociation de l'ammoniaque 35 à 40%. On peut varier la durée du traitement entre 60 minutes et 10 heures, en fonction des conditions fonctionnelles des pièces traitées. 25 Les avantages du procédé conforme à l'invention sont les suivants : - obtention de surfaces propres ; - possibilité d'un contrôle continu et rigoureux des paramètres technologiques caractérisant le procédé. 30 Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 71 25038 2098281 REVENDICATION Procédé pour la nitruration douce des aciers et de la fonte, caractérisé par le fait que, pour réaliser un traitement uniforme et contrôlé, la nitruration est effectuee dans une atmosphère formée d'un mélange d'ammoniaque, de méthane et d'oxygène dans les proportions de 1 pour le rapport CH^/NH^ et de 25 à 30 pour le rapport (CH^ + ^^3/02, le degré de dissociation de l'ammoniaque étant variable de 38 à 40%, la durée de traitement étant variable de 1 à 10 heures, la température étant de 570 - 10°C.