Brevet FR2841265A1 — publié le 20031226

d'avion. Domaine de ['invention L'invention eoncerne un eomposant ayant une zone d'aeier non magnetique, et dans eette zone, en surface au moins par zone, une eouehe magnetique. s L'invention eoneerne egalement un proeede pour fabriquer un tel eomposant. Etat de la technique Lorsqu'on realise des proprietes magnetiques loealement variables a la surface de composants en acier, en particulier pour fabri o quer des zones magnetiques et non magnetiques a la surface de tels com posants servant par exemple de manchons pour des electrovannes en technique automobile ou d'arbre, il est connu de transformer un compo sant non magnetique en acier austenitique et d'obtenir par la deformation locale de la martensite des zones magnetiques dans la piece, ces zones is etant obtenues par la deformation de la martensite. Il est egalement connu d'utiliser un composant non magnetique dans une application magnetique par exemple par coulee d'un bain, compression ou sertissage. Buts de ['invention La presente invention a pour but de developper un compo sent et un procede de fabrication d'un tel composant, de maniere a obtenir une couche magnetique localement limite dans la zone de la surface du composant sur un corps de base non magnetique en acier en partieulier en aeier austenitique. Expose et avantages de ['invention 2s A cet effet ['invention concerne un composant du type defini ci-dessus caracterise en ce que la couche magnetique est obtenue au moins par zone par nitruration, nitrocarburation, oxynitruration ou oxy nitrocarburation d'une couche limite a la surface de la zone en un acier non magnetique. 3 0 L'invention concerne egalement un pro cede de fabrication d'un tel composant, ce procede du type defini ci-dessus etant caracterise en ce que la zone en acier non magnetique est traitee en surface au moins par zone par nitruration, nitrocarburation, oxynitruration, ou oxynitrocar buration de faOcon a former une couche limite a la surface de la zone en 3s acier magnetique. Le composant et le procede de realisation de celui-ci, selon ['invention offrent vis-a-vis de l'etat de la technique, l'avantage qutavec une nitruration, nitro carburation ou oxynitrocarburation partielle on peut realiser une couche magnetique localement limitee de maniere definie dans la zone d'un composant en acier en soi non magnetique et cela de maniere simple sans avoir a deformer le composant ou a le combiner a un autre composant. s Vis-a-vis de la transformation et la formation de martensite deformee, on a l'avantage important d'une securite de procede beaucoup plus elevee et d'une delimitation precise des zones non magnetiques et des zones magnetiques du composant, obtenue par exemple par un traitement thermique local defini. Par rapport a la combinaison d'un corps de base o non magnetique avec un corps magnetique, le procede selon ['invention offre l'avantage de ne pas avoir utilise la fabrication complexe et d'utiliser les differents composants separes. I1 est p articulierement avantageux qu e le pro cede selon ['invention permet d'obtenir une couche marginale magnetique dans la s zone de la surface d'un corps de base en soi non magnetique, par nitrura tion, nitro carburation ou oxynitrocarburation; cette couche est d'une realisation particulierement cure et a notamment une durete de 1000 HV - 1200 HV; cette zone offre ainsi une plus grande resistance a l'usure et vis-a-vis de l'etat du composant tout d'abord non magnetique on aura de o meilleures proprietes de resistance mecanique. Grace a ltepaisseur de la couche marginale limite a la sur face de la zone en acier non magnetique, que l'on peut influencer par la nitruration et la duree de nitruration, d'une maniere extremement simple, on peut en outre avantageusement regler les proprietes magnetiques de la s couche limite entre une aimantation faible pour une falble epaisseur de couche c'est-a-dire de l'ordre de 1 m jusqu'a 20 m, jusqu'a des epais seurs de couche importantes pour une forte aimantation, par exemple comprise entre 30 m et 300 m, notamment 50 llm pour la couche de diffusion. I1 est en outre avantageux dans le cadre d'un autre traite ment thermique, de faire ce traitement au cours de la nitruration, de la nitro carburation ou de l'oxynitrocarburation, de preference en aval mais egalement en amont de maniere a ameliorer significativement en surface la resistance a l'usure du composant traite, sans que cet autre traitement s thermique n'aboutisse a une modification des proprietes magnetiques de l'acier ainsi traite notamment de l'acier austenitique. De maniere prefe rentielle, le composant est expose a une temperature inferieure a 450 C pendant une duree de moins de 24 heures. Dans la mesure ou selon un premier traitement thermique il faut faire passer la zone d'acier inoxydable, par nitruration, nitro carbu- ration, oxy nitruration ou oxynitrocarburation, en une couche limite ma- gnetique, on traite a une temperature d'au moins 450 C et notamment s 450 C - 600 C pour faire passer la zone traitee a une couche limite ma- gnetique alors que dans le cadre d'un second traitement thermique, pre- cede par le premier traitement thermique ou suivi par celui-ci et a des temperatures inferieures a 450 C, on donnera aux zones marginales non magnetiques du composant ou aux zones du composant prevues pour etre to transformees en une zone magnetique, des proprietes meilleures du point de vue de la durete et de la resistance a l'usure. Dessins La presente invention sera decrite ci-apres de maniere plus detaillee a ['aide d'exemples de realisation representes dans les dessins is annexes dans lesquels: - la figure 1 est une coupe d'un arbre ayant une couche limite magneti- que; - la figure 2 est une coupe d'un manchon ayant une couche limite ma- gnetique exterieure; o - la figure 3 est une coupe d'un manchon ayant une couche limite ma- gnetique interieure. Description d'earemples de realisation Pour fabriquer un composant 5 ayant en surface et par zone, des proprietes magnetiques et le cas echeant egalement mecaniques s qui varient localement, on utilise un corps de base de preference en acier austenitique realise par exemple sous la forme d'un arbre 10 ou d'un manchon 11. On utilise notamment l'acier austenitique portent la refe- rence X5CrNil8. 10. Initialement, ce composant 5 est tout d' ab ord glob alement non magnetique. Au cours de la suite, il est prevu de transformer des zones de surface definies du composant 5 par nitruration; cette operation con- cerne egalement la nitrocarburation ou l'oxynitrocarburation. On obtient alors de l'acier magnetique de sorte que le composant 5 presente des zo 3s nes ou couches magnetiques 12 en acier magnetique. De faOcon correspon- dante, on ne nitrurera pas certaines zones de surfaces, definies du composant 5 qui ne doivent pas presenter de proprietes magnetiques ou dans lesquelles cette propriete n'est pas necessaire. Pour cela, de maniere c 2841 265 ^ -. preferentielle, on masque ces zones dans le cadre de la nitruration par plasma ou encore on les recouvre d'une pate dans le cas d'une nitruration par gaz ou d'une nitruration dans un bain de sel. Apres application du masque ou recouvrement, on effectue un traitement thermique dans le cas d'une operation de nitruration, de nitro carburation ou d'oxy nitro carbu ration des zones de surface du composant 5 que l'on vout transformer en acier magnetique. Pour cela, dans le cas d'un premier exemple de realisa tion, il est prevu de chauffer le composant 5 a une temperature de nitru ration de 450 C et 600 C pendant une duree de 20 a 10 heures. Ensuite o on effectue une nitruration au plasma, habituelle en utilisant un melange azote - hydrogene avec le cas echeant une adjonction d'argon. En option, la nitruration au plasma est precede par un traitement de surface sup plementaire notamment une pulverisation sous une atmosphere de gaz hydrogene - argon, pour ameliorer le travail de nitruration du compo sent 5. Selon un second exemple de realisation, il est prevu de fa con alternative de traiter le composant 5 non pas a une nitruration au plasma mais a une nitruration au gaz, a une nitro carburation ou a une oxy nitro carburation. Pour cela on chauffe le composant 5 a des tempe ratures de 450 C et 600 C pendant 20 minutes a 10 heures et on traite dans une atmosphere NH; le cas echeant on peut egalement utiliser d'autres gaz de procede tels que N, H2 de la vapeur HO, de ['air, CO, CO, ou un endogaz. Suivant ['atmosphere gazeuse, on appellera ce trai tement alors nitruration au gaz (le gaz de procede ne contient ni carbone ni oxygen e) l'oxynitruratio n au gaz (le gaz de p rocede contie nt de l'oxygene), de la nitrocarburation au gaz (le gaz de procede contient du carbone) ou de l'oxynitrocarburation au gaz (le gaz de procede contient du carbone et de l'oxygene. Selon un troisieme exemple de realisation on effectue la ni truration sous la forme d'une nitrocarburation dans un bain de sel fondu par exemple un bain TENIFER. Cette nitro carburation dans un bain de sel se fait par exemple a une temperature d'environ 570 C pendant minutes a 10 heures. A la fin de ['operation de nitruration, de nitrocarburation, d'oxynitruration ou d'oxynitrocarburation, selon les exemples precedents, on refroidit le composant 5 traite jusqu'a la temperature ambiante. 2841 265 La figure 1 montre un premier exemple de realisation. Dans cet exemple, un arbre 10 est muni par zone en surface, d'une couche ma- gnetique 12 comme couche limite. La fgure 2 decrit la formation d'une couche limite magneti s que exterieure 12 dans le cas d'un manchon 11 pris a titre d'exemple. A la figure 3, on realise une couche limite magnetique interieure 12 dans le cas d'un manchon 1 1. Le procede de nitruration selon les exemples de realisation precedents peut etre precede ou suivi d'autres traitements thermiques qui o se font a une temperature inferieure a 450 C par exemple dans les atmo- spheres de gaz utilisees pour la nitruration. Cela ne permet certes pas de transformer l'acier non ma- gnetique dans les zones traitees du composant 5 en acier magnetique mais ce traitement thermique aboutit toutefois globalement a une s meilleure resistance a l'usure des surfaces du composant 5 en acier. La preuve qu'une zone de l'acier non magnetique du com- posant 5 a ete transformee en surface, par zone en une couche limite ma- gnetique peut se faire par exemple par une analyse de phase, par spectroscopic a decharge a lampe incandescente, par microanalyse par faisceau d'electrons ou par un procede de metallographie. Enfin suivant une caracteristique interessante, la couche magnetique 12 a une epaisseur comprise entre 1 11 et 300, notamment entre 5 et 100,u. 2s REVEND I CATI ONS 1 ) Composant ayant une zone d'acier non magnetique, et dans cette zone, en surface au moins par zone, une couche magnetique, caracterise en ce que s la couche magnetique (12) est obtenue au moins par zone par nitruration, nitrocarburation, oxynitruration ou oxynitrocarburation d'une couche li- mite a la surface de la zone (10, 11) en un acier non magnetique. 2 ) Composant selon la revendication 1, 0 caracterise en ce qu' il est constitue par un corps de base en acier austenitique, notamment un arbre (10) ou un manchon (11). 3 ) Composant selon la revendication 1, s caracterise en ce que seulement une partie de la surface de la zone (10, 11) d'acier non magne tique est transformee en acier magnetique (12) par nitruration, nitrocar buration ou oxynitrocarburation. 4 ) Composant selon la revendication 1, caracterise en ce que la couche magnetique (12) presente une durete amelioree et une plus grande resistance a l'usure par rapport a la zone (10, 11) en acier non ma- gnetique. ) Composant selon la revendication 1, caracterise en ce que la couche magnetique (12) a une epaisseur comprise entre 1 et 300!1, notamment entre 5 et 100 ll. 6 ) Pro cede pour obtenir un comp o sant ayant une zone d' acier non ma gnetique, le composant ayant dans cette zone, en surface au moins par zone une couche magnetique, caracterise en ce que 3s la zone (10, 11) en acier non magnetique est traitee en surface au moins par zone par nitruration, nitrocarburation, oxynitruration, ou oxynitrocar- buration de faOcon a former une couche limite (12) a la surface de la zone (10, 11) en acier magnetique. 2841 265 e 7 ) Procede selon la revendication 6, ., caracterse en ce que la zone (10, 11) d'acier non magnetique, avant nitruration, nitro carbura tion, oxynitruration ou oynitrocarburation, est munie par zone d'un masque ou d'un recouvrement de pate pour qu'uniquement les zones de surface en dehors du masque ou du recouvrement de pate soient trans- formees d'acier non magnetiques en des couches limites (12) d'acier ma- gnetique. o 8 ) Procede selon la revendication 6 ou 7, ., caracterse en ce que la nitruration, la nitro carburation, l'oxynitruration ou l'oxynitrocar- buration se fait avec un plasma dans une atmosphere de gaz reactif ou dans un bain de sel a temperature elevee. 9 ) Procede selon l'une des revendications 6 a 8, caracterise en ce que la nitruration, la nitrocarburation, l'oxynitruration ou l'oxynitrocarburation est liee a un premier traitement thermique du com o posant (5), ce dernier etant expose au moins en surface a une temperature d'au moins 450 C, notamment 450 C - 600 C. ) Procede selon la revendication 9, caracterise en ce qu' avant ou apres un premier traitement thermique on effectue un autre traitement thermique au cours duquel le composant (5) est expose a une