Brevet FR2514035A1 — publié le 19830408

PROCEDE DE TRAITEMENT THERMIQUE DE DURCISSEMENT DE SURFACE DE L'ACIERP, AC Ir R CONVENANT POUR CE TRAITEMENT ET ACIER TRAITE OPTENU La présente invention est relative à un Drocédé de traitement thermique de durcissement de sur- face pour l'acier, a l'acier allie ? teneur moyenne en car:one à utiliser pour le traitement et a l'acier produit nar le trai- tement thermique de durcissement de surface indiqué plus haut. Les engrenages durcis par carburation présentent une forte résistance à la pression de surface et une ré- sistance élevée à la fatigue Dar flexion et ils sont donc largement utilisés dans des lignes de transmission automobiles et des machines de travaux Dublics La carbu- ration d'engrenage consommant beaucoup de temps et une énergie énorme, le traitement thermique appliqué dans ce cas est coûteux Comme les engrenages durcis par carburation subissent une importante déformation au cours de l'opération de trempe, ils risquent de poser des problèmes, tels que de manifester du bruit et des vibrations Il est donc assez souvent nécessaire de finir les engrenages trempés en effectuant une rectification. Dans ces circonstances, on a donc eu besoin de mettre au point une méthode pour réaliser un traitement thermique de durcissement de surface, qui, à la diffé- rence du long traitement de carburation décrit Dlus haut, est capable de produire rapidement les engrenages dont la résistance est égale ou même supérieure à celle de l'acier carburé et d'entraîner une déformation limitée due à la tremoe. La nrésente invention a donc pour but de four- nir un oroc 4 de A pour réaliser le traitement thermique de durcissement de surface de l'acier, lequel, grâce à un traitement de très faible durée Dar ra Dmort à ce que demande un traitement de carburation, peut conférer à l'acier traité une importante dureté de surface et d'ex- cellentes propriétés mécaniques et permet d'éviter que l'acier ne subisse une forte déformation thermique. La présente invention a pour autre but de fournir un acier qui a subi le traitement thermique de durcissement de surface conformément au procédé de la présente invention, et qui offre donc d'excellentes pro- priétés mécaniques, telles que dureté à la surface, ré- sistance à la fatigue et tenacité. Un autre but de la présente invention est de fournir un engrenage devant être soumis à un travail très dur, qui a subi le traitement thermique de durcissement de surface conformément au procédé de la présente in- vention et qui présente donc d'excellentes Dropriétés mecaniques telles que résistance au "ballottement" (pitchinq), rb- sistance à 1 'ecaillement et résistance N lafatigue par flexion. Un autre but de la présente invention est de fournir un acier allié à teneur moyenne en carbone qui, en liaison avec les buts décrits plus haut, possède une composition spécifique telle que l'acier produit par le traitement thermique de durcissement de surface réa- lisé conformément à la présente invention, offre les excellentes propriétés décrites ci-dessus. Pour atteindre les buts décrits plus haut, conformément à la présente invention, on fournit un pro- cédé pour réaliser le traitement thermique de durcisse- ment de surface de l'acier, qui comprend la carbonitrura- tion de l'acier à une température de 800 à 900 C, puis la trempe isotherme de l'acier carbonitruré par trempe dans un bain chaud de 230 à 300 C et maintient de l'acier dans ce bain chaud à la température indiquée ci-dessus pendant un temps convenable suffisant pour transformer le coeur de l'acier en bainite inférieure et insuffisant pour provoquer une quelconque transformation de la couche superficielle de l'acier, puis le refroidissement de l'a- cier de telle sorte que l'on produise un acier ayant une couche superficielle en martensite et le coeur en bainite inférieure On fournit de plus, conformément à la presen- te invention, un acier allié à teneur moyenne en carbone qui comprend en poids 0,45 à 0,60 ? de carbone, jusqu'à 0,50 % de silicium, 0,40 à 1,30 % de manganèse, jusqu'à 4,00 % de nickel, 0,35 à 0,55 % de chrome, jusqu'à 0,70 % de molybdène, le reste étant constitué par du fer, des impuretés accidentelles, et qui est convenable pour être soumis au traitement thermique de durcissement de surface conformément au procédé de l'invention, et l'acier qui est obtenu en soumettant l'acier allié à teneur moyenne en carbone présentant la composition chimique décrite plus haut au traitement thermique de durcissement de surface indiqué ci-dessus et qui donc offre une couche superficielle de texture martensitique et un coeur de r texture de type hainite inférieure, et en par- ticulier une roue de force présentant la struc- ture texturale indique nlus haut. La fiaure 1 est un diagramme explica- tif du cycle thermique impliqué dans l'exemple 1, concrétisant le procédé pour réaliser le trai- tement thermique de durcissement de surface con- formément à la présente invention. La figure 2 est un diagramme montrant la dis- tribution des teneurs en carbone et en azote dans l'acier après le traitement de carbonitruration. La figure 3 est un diagramme de temps-tempéra- ture-transformation (TTT) montrant le coeur et la couche superficielle carbonitrurée d'un échantillon d'acier. La figure 4 est un diagramme montrant en coupe transversale la distribution de la dureté de l'acier après le traitement thermique de durcissement de surface. La figure 5 est un diagramme S-N (tension nom- bre de cycles) montrant les résultats d'un essai de fati- gue à la flexion en rotation effectué sur une éprouvette lisse de 9 mm de diamètre. Le procédé pour réaliser le traitement thermique de durcissement de surface dé l'acier conformément à la pré- sente invention a pour but de conférer à cet acier une couche superficielle de martensite et un coeur de bainite inférieure rar l'utilisation de l'écart existant entre les points dedébut de transformation en bainite de la couche superfi- cielle et du coeur de l'acier, tel que cela est représen- té sur le diagramme TTT (temps-température-transformation). La méthode pour réaliser le traitement thermique de durcissement de surface de l'acier conformément à la présente invention est maintenant décrite en détails. D'abord, on soumet l'acieràun traitement de carbonitru- ration à une température de 800 à 9000 C pour imprégner la couche superficielle de l'acierde carbone et d'azote. Dans le traitement de carbonitruration, l'acier est chauf- fé dans une atmosphère obtenue par addition de gaz ammo- niac à un gaz endothermique consistant principalement en environ 20 % de CO, environ 40 % de H 2 et environ 40 % de N 2 (dénommé par la suite "gaz RX") La proportion d'am- moniac gazeux à ajouter au gaz endothermique peut être modifiée en fonction de la teneur en azote que l'on dé- sire avoir dans la couche superficielle de l'acier à l'é- tat fini Ensuite, l'acier qui a subi le traitement de carbonitruration décrit plus haut est soumis à un traite- ment de trem De isotherme dans un bain chaud tel qu'un bain de sel qui est maintenu à une température de 200 à 300 C. La durée de cette étape de tremoe isotherme est fixée de telle sorte que le coeur de l'acier soit complètement transformé en bainite inférieure et que la couche super- ficielle de l'acier n'ait pas commencé à subir une trans- formation en bainite inférieure Par la trempe isothermi- que de l'acier dans le bain chaud à la température indi- quée pendant la durée fixée de la façon décrite plus haut, le coeur de l'acier se transforme complètement en bainite inférieure et la couche superficielle de l'acier conserve une texture austénitique surfondue Lorsque cette structure de texture particulière est obtenue, l'acier est refroidi dans l'air ou dans l'eau A la suite de ce refroidissement, seule la couche superficielle de l'acier subit une transformation en martensite et acquiert de fortes dureté de surface et tension résiduelle de compression de surface et le coeur de l'acier acquiert une texture de bainite inférieure avec une dureté Vickers qui n'est pas inférieure à 600 Hv. En associant le traitement de carbonitruration au traitement de trempe isotherme indiqué plus haut, le procédé pour réaliser le traitement thermique de durcissement de surface conforme à la présente invention engendre l'écart entre les lignes de départ de transformation de bainite de la couche superficielle et du coeur de l'acier et de cette façon confère à cet acier une couche superfi- cielle de martensite et un coeur de bainite Lorsque le traitement thermique de durcissement de surface est effectué conformément au nroc Adé de l'invention, tel que décrit plus haut, le cycle ther- mique de courte durée permet à la roue de force de résister au "ballottement" grâce à la forte dureté mantensitique de la couche superficielle, de résister à l'écaillement grâce à la dureté de la bainite inférieure qui n'est pas inférieure à 600 Hv dans le coeur, et pré- sente une résistance à la fatigue par flexion provenant de la tension résiduelle de compression dans la couche superficielle Le traitement thermique se déroule sous la forme d'un traitement de tremne isotherme dans le coeur et d'un traitement de "mauvaise trempe" dans la couche superficielle respectivement Ainsi, la déforma- tion résultant du traitement thermique est moins de la moitié de la déformation thermique impliquée dans la trempe. Maintenant, on décrit plus en détails la méthode pour réaliser le traitement thermique de durcissement de surface conformément à la présente invention, en réfé- rence à un exemple Cet exemple est cité uniquement à titre d'illustration de l'invention et ne saurait en au- cun cas en limiter la portée. Exemple. On soumet un acier allié à teneur moyenne en carbone composé de 0,55 % de carbone, 0,25 % de sili- cium, 0,70 % de manganèse, 1,82 % de nickel, 0, 51 % de chrome, 0,18 % de molybdène, le complément à 100 % étant constitué par du fer, à un traitement ther- mique de durcissement de surface conformément à la pré- sente invention. Le cycle thermique appliqué dans ce traitement est tel que représenté dans la figure 1 D'abord, l'a- cier est carbonitruré à 8500 C pendant une heure L'atmos- phère environnant le site de traitement est un gaz RX (gaz endothermique) contenant 3 % en volume d'ammoniac gazeux L'acier qui a acquis une distribution de teneur en carbone et azote telle que montrée dans la figure 2 à la suite du traitement de carbonitruration est plongé dans un bain de sel de type nitre à 2600 C et main- tenu à la même température pendant une heure. On obtient un diagramme TTT du coeur et de la couche superficielle carbonitruréede l'échantillon d'a- cier qui a subi le traitement de carbonitruration et le traitement de trempe isotherme tel que décrit ci-dessus. Ce diagramme est représenté dans la figure 3 On remarque dans cette figure 3 qu'à la suite du traitement de trempe isotherme effectué par maintien de l'acier à 2600 C pen- dant une heure, le coeur est complètement transformé en bainite inférieure et que la couche superficielle conser- ve une texture austénitique surfondue Lorsque l'acier a refroidi dans l'air ou dans l'eau, après qu'il ait pris la structure de texture indiquée plus haut, la couche superficielle seule commence à se transformer en marten- site en acquérant une dureté de surface élevée et une importante tension résiduelle de compression et le coeur prend une dureté élevée qui n'est pas inférieure à 600 Hv. La figure 4 représente la distribution en coupe transversale de la dureté d'un échantillon d'acier qui a subi le traitement thermique de durcissement de surface indiqué plus haut. Ensuite, on découpe une éprouvette lisse de 9 mm de diamètre dans l'échantillon d'acier qui a subi le trai- tement thermique de durcissement de surface décrit plus haut et on évalue sa fatigue à la flexion en rotation. Le diagramme S-N obtenu à partir des résultats de cet essai est représenté dans la figure 5 (courbe A du graphique) Les résultats obtenus de façon analogue avec de l'acier carburé (JIS SCM 415 H, carburé à 9300 C pen- dant 7 heures) sont également montrés (courbe B du gra- phique) Les deux éprouvettes présentent des niveaux pra- tiquement égaux de résistance à la fatigue. Par ailleurs, on fabrique un engrenage à partir d'un acier allié à teneur moyenne en carbone ayant la même composition chimique que donnée cidessus On le soumet au même traitement thermique de durcissement de surface, puis on évalue sa résistance à la fatigue par piqûre A titre de comparaison, on teste de façon analo- gue un engrenage fabriqué à partir d'acier carburé. Essai d'enarenage Conditions d'essai: : machine d'essai machine à vérifier les engrenages du type à circulation forcée pression de contact: 13 00 bars ( 130 kg/mm 2) nombre de révolutions: 2200 tr/mn (pignon) lubrification huile de machine # 30, 800 C, 1,2 litre/minute engrenage m = 4,5, a = 200, Z 1 = 16, Z 2 = 24. Les résultats de l'essai d'engrenage sont ras- semblés dans le tableau I ci-dessous. Tableau I Type du traitement thermique Nomkre de contacts avant de durcissement de surface apparition du ballottement subi par l'engrenage (moyenne pour N = 4) Tel que décrit dans l'exemple 6,2 x 107 Carburationt 5,1 x 107 *On obtient l'acier carburé en soumettant de l'acier de JIS SCM 415 H à un traitement de carburation à 930 C pen- dant 7 heures La profondeur de carburation est de 1,Omm. On remarque à partir des résultats d'essai in- diqués plus haut qu'une heure de traitement de carboni-. truration réalisé conformément au procédé de l'inven- tion donne à l'engrenage une résistance supérieure à ce que fournissent 7 heures de carburation Ce fait montre cue le procéde conforme à la présente invention permet une réduction importante du cycle thermique. On décrit ensuite les conditions pour réaliser le traitement thermique de durcissement de surface con- formément à la présente invention. Traitement de carbonitruration: Cette invention repose sur le fait que l'on utilise l'écart observé dans le diagramme TTT entre les lignes de départ de transformation en bainite de la cou- che superficielle et du coeur de l'acier Il faut donc ac- croltre -ampleent cet écart Pour que le coeur de l'acier acquière une dureté bainitique suffisamment élevée, dépassant le niveau de 600 Hv, il est nécessaire d'augmenter la te- neur en carbone dans le coeur au-delà de 0,45 % De plus, lorsqu'on carbure un acier qui présente une teneur en carbone si élevée dans son coeur, on ne peut produire aucun écart important entre les lignes de départ de transformation en bainite, parce que la différence de teneur en carbone existant entre la couche superficielle et le coeur est faible Pour augmenter cet écart, il devient nécessaire pour réaliser le traitement de carbo- nitruration d'ajouter de l'azote ainsi que du carbone à la couche superficielle de l'acier de telle sorte que l'effet de l'azote puisse être utilisé avec profit Lors- que la température du traitement de carbonitruration dé- passe 9000 C, la teneur en azote dans la couche superfi- cielle ne peut pas être accrue de la façon espérée Lors- qu'elle n'atteint pas 800 C, l'aptitude au durcissement de l'acier est altérée parce que le coeur ne réussit pas à prendre une texture austénitique uniforme Le traite- ment de carbonitruration doit donc être réalisé à une température dans la gamme de 800 à 900 C. Traitement de tremne isotherme: Lorsque la température du bain chaud utilisé pour le traitement de trempe isotherme dépasse 3000 C, il n'est plus possible de donner au coeurie l'acier une importante dureté dépassant 600 Hv Lorsque la temnéra- ture est inférieure à 2300 C, la durée du séjour isotherme de l'acier dans le bain chaud doit être longue pour assu- rer la transformation du coeur de l'acier en bainite infé- rieure Une augmentation de la durée du séjour isotherme se traduit par une perte de productivité du traitement. Le traitement de tremne isotherme doit donc être réalisé à une température dans la gamme de 230 à 3000 C. Durée du traitement de tremne isotherme: La durée du traitement de trempe isotherme doit être suffisamment longue pour qu'au moins 80 % en volume du coeur de l'acier soient transformés en bainite inférieure. On indique cette condition parce que l'acier acquiert une tenacité insuffisante lorsque le traitement produit une texture mixte de bainite avec une grande quantité de martensite ou d'austénite résiduelle De plus, la durée du traitement de tremne isotherme doit être suffisamment courte pour que ce traitement se termine avant que la couche sunerficielle commence à se transformer en bainite. Donc, la durée du traitement de tremme isotherme doit être suffisante pour qu'au moins 80 % en volume du coeur soient transformés en bainite et insuffisante pour que la couche superficielle de l'acier comence à se transfor- mer en bainite à la température donnée. Une telle durée convenable du traitement de tremne isotherme varie en fonction de la composition de l'acier et de la température du traitement de trempe isotherme Le tableau IT fourni ci-après indique la rela- tion entre la température et la durée du traitement de trempe isotherme, déterminée pour trois types d'acier, A à-C. Types d'acier: (A) Acier composé de 0,55 % de carbone, 0,25 % de sili- cium, 0,70 % de manganèse, 1,82 % de nickel, 0,51 % de chrome, 0,18 % de molybdène, le reste étant cons- titué par du fer et des impuretés. (B) Acier composé de 0,54 % de carbone, 0,28 % de sili- cium, 1,20 % de manganèse, 0,04 % de nickel, 0,49 % de chrome, 0,19 % de molybdène, le reste étant cons- titué par du fer et des impuretés. (C) Acier composé de 0,57 % de carbone, 0,21 % de sili- cium, 0,80 % de manganèse, 1,50 % de nickel, 0,50 % de chrome, 0,46 % de molybdène, le reste étant cons- titué par du fer et des impuretés. Tableau II Température Durée convenable de la trempe du traitement isotherme (minutes) de trempe iso- therme ( C) Acier A Acier B Acier C 240 100 120 90 110 150 170 260 60 80 50 60 90 110 280 40 55 30 35 60 80 300 20 30 17 22 30 40 Pour les raisons données ci-dessous, l'acier devant être soumis au traitement thermique de durcisse- ment de surface conformément -au procédé selon l'inven- tion doit présenter une composition chimique spécifique qui est maintenant décrite. L'acier pouvant subir le traitement thermique de durcissement de surface conformément à la présente invention doit présenter une aptitude à durcir importante de telle sorte qu'il ne produise ni perlite, ni bainite supérieure lorsqu'il est trempé dans le bain chaud. Le traitement thermique de durcissement de sur- face de la présente invention est caractérisé en ce que l'on exploite l'écart existant entre les lignes de dé- part de la transformation en bainite du coeur de l'acier et de l'enveloppe superficielle carbonitrurée de l'acier. Cet écart doit donc être important Pour cela, la teneur en carbone dans le coeur doit être aussi faible que pos- sible D'un autre côté, afin de conférer une forte dure- té au coeur, la teneur en carbone doit être aussi élevée que possible La teneur en carbone doit donc être inévi- tablement définie dans une gamme spécifique. Etant donné les diverses conditions indiquées ci-dessus, il est inévitable que la composition de l'a- cier soit définie On décrit donc maintenant les raisons présidant à la détermination des limites pour les compo- sants de l'acier. En ce qui concerne le carbone (C), la dureté de la 1-ainite inférieure du coeur de l'acier augmente à mesure que s' ac- croit la teneur en carbone et que diminue la température du traitement de tremme isotherme Lorsque la teneur en carbone est réduite, la température du traitement de trempe isotherme ne peut pas être davantage abaissée parce que la teneur en carbone réduite diminue la dureté et en même temps élève le point Ms On ne peut pas obte- nir une dureté suffisante du coeur pour les deux raisons données plus haut La teneur en carbone doit donc être d'au moins 0,45 %, la limite inférieure extrême Pour la- quelle le coeur acquiert une dureté d'au moins 600 Hv. Lorsque la teneur en carbone dépasse 0,60 %, l'écart existant entre les lignes de départ de transformation en bainite du coeur et de la couche superficielle de l'acier est trop étroit pour produire la structure de texture visée dans le cadre de la présente invention. La teneur en carbone est donc définie dans la gamme de 0,45 à 0,60 %. En ce qui concerne le silicium (Si), lorsque sa teneur est excessive, son excès se combine aux atomes d'azote dans la couche carbonitrurée en formant un nitrure (Si 3 N 4) tandis que l'acier est trempé dans le bain chaud et qu'il subit le traitement de tremme iso- therme Ce nitrure a pour effet d'avancer le moment du * départ de la transformation en bainite de la couche car- bonitrurée La teneur en silicium doit donc être mainte- nue à un niveau égal ou inférieur à 0,50 %. Le manganèse (Mn) est un élément efficace pour accroître la résistance de la bainite et augmenter l'apti- tude au durcissement de l'acier Lorsque la teneur en manganèse dépasse 1, 30 % cependant, les caractéristiques d'usinage de l'acier diminuent fortement De même que pour le silicium, l'excès de manganèse s'associe aux atomes d'azote dans la couche carbonitrurée pour former un ni- trure (Mn 4 N) tandis que l'acier est tremné dans le bain chaud et qu'il subit le traitement de trempe isotherme. Ce nitrure a également pour effet d'avancer le moment du début de la transformation en bainite Ainsi, la teneur en manganèse doit être maintenue à un niveau égal ou in- férieur à 1,30 % Lorsque la teneur en manganèse est in- férieure à 0,40 %, elle ne réussit pas à effectuer une désoxydation suffisante et favorise la toxicité du sou- fre (S) Il faut donc empêcher la teneur en manganèse de tomber en-dessous de 0,40 % Donc, la teneur en manga- nèse est définie dans la gamme de 0,40 à 1,30 %. Le nickel (Ni) est un élément qui est efficace pour élever la résistance, la tenacité et l'aptitude au durcissement de l'acier Lorsque la teneur en nickel dé- passe 4,00 %, l'effet de cet élément en ce qui concerne l'amélioration de l'aptitude au durcissement de l'acier est pratiquement saturé et la durée du traitement de trempe isotherme requise pour achever la transformation bainitique du coeur est allongée La teneur en nickel doit donc être maintenue à un niveau égal ou inférieur à 4,00 %. Le chrome (Cr) est un élément qui est efficace pour élever l'aptitude au durcissement de l'acier Lors- que la teneur en chrome dépasse 0,55 % cependant, le chrome en excès est tout à fait susceptible de se combi- ner avec les atomes d'azote dans la couche carbonitrurée pour former un nitrure (Cr 2 N) tandis que l'acier est trempé dans le bain chaud et subit le traitement de trempe isotherme Ce nitrure a un effet indésirable d'al- térer l'aotitude au durcissement de la couche carbonitru- rée et d'avancer le moment du départ de la transformation en bainite Ainsi, il faut empêcher la teneur en chrome de dépasser 0,55 % De même que le molybdène (Mo), le chrome est particulièrement efficace pour augmenter l'ap- titude au durcissement de l'acier lorsque la teneur en carbone se trouve dans la gamme de 0,45 à 0,60 % comme c'est le cas avec l'acier conforme à la présente inven- tion Ainsi, le chrome doit être ajouté à raison d'au moins 0,35 % La valeur en chrome est donc définie dans la gamme de 0,35 à 0,55 S. Le molybdène (Mo) est tout à fait efficace pour augmenter l'aptitude au durcissement de l'acier lorsque la teneur en carbone est située dans la gamme prévue se- lon l'invention Lorsque la teneur en molybdène dépasse 0,70 %, cependant, la durée du traitement de trem De iso- therme nécessaire à l'achèvement de la transformation en bainite du coeur de l'acier et accrue La teneur en molyb- dène doit donc être maintenue à un niveau égal ou infé- rieur à 0,70 %. Pour les diverses raisons données plus haut, l'acier pouvant être avantageusement soumis au traitement thermiquede durcissement de surface conforme à la présente invention doit donc être composé de 0,45 a 0,60 % de carbone, jusqu'à 0,50 % de silicium, de 0,40 à 1,30 X de manganèse, jusqu'à 4,00 % de nickel, de 0,35 à 0,55 % de chrome, jusqu'à 0,70 % de molybdène, le complément à 100 X étant constitué par du fer et des impuretés. En ajustant la composition des composants à l'intérieur des gammes indiquées plus haut pour adapter l'aptitude au durcissement de l'acier en fonction de sa masse, on peut obtenir une structure de texture recher- chée grâce à une opération de carbonitruration suivie d'un traitement de trempe isotherme. L'acier allié à teneur moyenne en carbone indi- qué plus haut acquiert une structure de texture compor- tant la couche superficielle de martensite et le coeur de bainite inférieure uniquement lorsque l'acier est sou- mis au traitement thermique de durcissement de surface conformément au procédé de l'invention. L'acier allié à teneur moyenne en carbone qui a subi le traitement thermique de durcissement de surface acquiert donc une aptitude à résister au"ballottement" grâce à la forte dureté martensitique de la couche super- ficielle, une aptitude à résister à l'écaillement grâce à la dureté du coeur et une résistance à la fatigue par flexion grâce à la tension résiduelle de compression dans la couche superficielle De plus, cet acier subit une déformation modérée par traitement thermique Ainsi, cet acier peut être utilisé avantageusement pour la produc- tion de roues de force telles que des engre- nages de transmission et des engrenages réducteurs dans des bulldozers, des Delles mécaniques et des camions à benne basculante,, par exemple. REVENDICATIONS 1 Procédé de traitement thermique de durcissement de surface de l'acier, caractérisé en ce qu'il comprend: la carbonitruration de l'acier à une température de 800 à 90 Oo C, la trempe isotherme de l'acier carbonitruré par trempe de celui-ci dans un bain chaud à une température de 230 à 3000 C et maintien de l'acier dans le bain chaud à la température indiquée pendant une durée convenable suffisante pour transformer le coeur de l'acier en bai- nite inférieure et insuffisante pour provoquer une quel- conque transformation de la couche superficielle de cet acier, et le refroidissement consécutif de cet acier de façon à produire de l'acier comportant la couche superficielle de martensite et le coeur de bainite inférieure. 2.Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le traitement de carbonitruration est ef- fectué dans une atmosphère obtenue par addition de gaz ammoniac à un gaz endothermique comprenant principalement environ 20 % de CO, environ 40 % de H 2 et environ 40 % de N 2. 3.Procédé selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que cet ammoniac gazeux est ajouté à raison de 3 % en volume. 4.Prockdé selon l'une des revendications 1 à 3,caractéri- sé en ce que la durée de ce traitement de trempe iso- therme est dans la gamme de 20 à 170 minutes. 5 Acier allié à teneur moyenne en carbone ca- ractérisé en ce qu'il comprend en poids 0,45 à 0,60 % de carbone, jusqu'à 0,50 % de silicium, 0,40 à 1,30 % de manganèse, jusqu'à 4,00 % de nickel, 0,35 à 0,55 % de chrome, jusqu'à 0,70 % de molybdène, le complément à 100 % étant constitué par du fer et des impuretés acci- dentelles, et qu'il convient pour subir un traitement thermique de durcissement de surface tel que décrit dans les revendications 1, 2, 3 ou 4 - 6 Produit en acier, tel qu'obtenu en soumettant un acier allié à teneur moyenne en carbone comprenant 0,45 à 0,60 % de carbone, jusqu' a 0,50 % de silicium, 0,40 à 1,30 % de manganèse, jusqu'à 4,00 X de nickel, 0,35 à 0,55 % de chrome, jusqu'à 0,70 % de molybdène, le reste étant constitué par du fer et des impuretés accidentelles, à un traitement thermique de durcissement de surface conformément au procédé des revendications 1, 2, 3 ou 4, qui confère à cet acier une couche superficielle de texture martensitique et un coeur ayant une texture de bainite inférieure. 7 Produit en acier selon la revendication 6, caractérisé en ce que la dureté Vickers dudit coeur n'est pas inférieure à 600 Hv. 8 Produit en acier selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que ce produit est une roue de force.