- ACTUALITE, Métaux et traitement des métaux
- février 11, 2020
La résistance des métaux correspond à leur capacité d’adaptation aux besoins ainsi que leur réaction aux efforts.
Il existe plusieurs phénomènes qui peuvent fragiliser les pièces, que ce soit en surface ou en leur sein.
Sommaire
Comment éviter la fragilisation des métaux
Les facteurs qui fragilisent les métaux
Il existe différents facteurs qui peuvent fragiliser vos pièces, que ce soit dû à leur fonctionnement ou à des éléments extérieurs. Nous allons nous arrêter sur 4 phénomènes : la corrosion, le grippage, l’usure et la fatigue.
La corrosion: c’est la tendance des métaux à retourner à leur état de minerais. Elle modifie leur aspect esthétique et leurs caractéristiques, les rendant ainsi plus fragiles.
Le grippage : ce phénomène très courant sur les machines spéciales. Lorsque des pièces métalliques se frottent les unes aux autres tout en s’éraflant, elles s’abiment l’une l’autre. Les dégâts peuvent aller de la simple rayure plus ou moins profonde à un échauffement, cela peut aller jusqu’au soudage des pièces.
L’usure : elle est due au mouvement répété des pièces et est proportionnelle à leur temps d’utilisation. A noter que si une pièce est en frottement et/ou a une forte adhérence elle n’en sera que plus usée.
La fatigue: elle se caractérise par l’apparition d’un défaut au niveau de la surface ou à l’intérieur de la pièce, il est imperceptible et se développe lentement. Il apparaît lorsque la limite d’élasticité du métal est atteinte.
Les précautions à prendre selon le type d’usure
Il existe différentes techniques pour prévenir la fragilisation des pièces de métal.
Pour l’usure corrosive : la corrosion altère les surfaces principalement en milieu aqueux ou atmosphère agressif (gaz, acides, etc…). De ce fait, afin de prévenir l’usure corrosive, il est recommandé d’utiliser des matériaux comme l’inox ou un traitement de surface qui renforcera la pièce métallique.
Pour le grippage : pour réduire au maximum le grippage, ou usure adhésive, il est conseillé de réduire les charges de contact entre les pièces et d’utiliser des lubrifiants très visqueux. Les traitements de surface thermiques sont également des bonnes protections contre le grippage des pièces.
Pour l’usure : afin de limiter le l’usure des pièces, il est préférable d’éviter la mise en contact de deux pièces du même type de métal et d’utiliser des lubrifiants dotés d’une grande viscosité. Il est également recommandé de traiter ses pièces de métal afin de leur offrir une plus grande résistance dans le temps.
Les précautions à prendre selon le type d’usure
La nitruration et la nitrocarburation sont des traitements qui enrichissent en azote et en carbone la surface des aciers et fontes. Reconnues pour leur capacité à durcir les métaux l’atmosphère de ces traitements oscille entre 480 et 620 degrés pour minimiser la déformation des pièces.
La cémentation gazeuse et carbonitruration améliorent la dureté des pièces, on enrichit la pièce à traiter de carbone et d’azote, ce qui crée une couche superficielle sur cette dernière.
La tempe et le revenu, augmentent la dureté des pièces, pour en faciliter l’usinage et la soudure ils peuvent être suivis d’un traitement de recuit et/ou une stabilisation.
Au-delà d’un durcissement des métaux, tous ces traitements thermiques ont aussi la capacité de réduire l’impact de l’usure et de la corrosion des pièces. Pour une résistance optimale il est conseillé de faire faire plusieurs traitements sur vos pièces, ces traitements peuvent être complémentaires, c’est le cas par exemple de la cémentation gazeuse et de la trempe et revenu.
Les caractéristiques d’un métal résistant et les traitements de surface
Pour renforcer au maximum vos pièces il est conseillé de les soumettre à des traitements de surface précis.
Certains de ces traitements sont d’ailleurs complémentaires permettant un durcissement et une meilleure résistance globale des pièces.
Les traitements thermiques pour améliorer la résistance des métaux
Les caractéristiques d’un métal résistant
Il existe plusieurs caractéristiques à prendre en compte pour considérer un métal comme résistant :
- la ductilité ou l’élasticité, soit sa capacité à être malléable, à s’étirer et s’allonger sous l’effort sans se rompre.
- la ténacité, elle correspond à réaction des matériaux à la rupture, un métal non-tenace et un métal non-résistant.
- la dureté, la capacité d’un métal à résister à des efforts de pénétration, un métal dur n’aura aucune trace du choc.
Les traitements thermiques : des modifications contrôlées de la température
Pour rendre les métaux plus résistants, on passe par des traitements thermiques, ils modifient la structure cristalline du métal. Pour se faire on manipule deux éléments, la température et le temps, durant trois phases : la montée en température, le maintien à température et le refroidissement.
On augmente ou réduit la température des pièces en les mettant dans un four ou en le faisant baigner dans un liquide. Ces traitements suivent un processus technique et parfaitement contrôlé qui ont des répercussions sur la dureté et la ductilité du matériau.
Traitements et procédés complémentaires
Pour une résistance optimale il est conseillé de faire faire plusieurs traitements sur vos pièces, ces traitements peuvent être complémentaires, c’est le cas par exemple de la trempe et revenu et de la cémentation gazeuse.
- La tempe et le revenu, augmentent la dureté des pièces, pour en faciliter l’usinage et la soudure ils peuvent être suivis d’un traitement de recuit et/ou une stabilisation. La trempe se fait sous azote ou dans un bain d’huile. Par la suite on terme par un revenu à basse température, allant de 150 à 200 °C.
Chez Stoca, vos pièces sont portées à température d’austénisation dans une chambre de chauffe mise sous vide
- La cémentation gazeuse et carbonitruration améliorent la dureté des pièces, on enrichit la pièce à traiter de carbone et d’azote, ce qui crée une couche superficielle sur cette dernière. Ces traitements sont réalisés dans un four sous vide à des températures allant de 820 à 980 °C.
- La nitruration et la nitrocarburation sont des traitements qui s’effectuent sur des métaux prétraités. L’atmosphère de traitement est généralement comprise entre 480 et 620°C, cette température relativement basse permet de minimiser les déformations.
Un choix de traitement selon vos pièces et leurs utilisations
Nous choisissons le traitement thermique adapté selon l’utilité de vos pièces, leurs tailles et leurs caractéristiques. Par exemple, pour les engrenages, arbres de transmission, axes… on préfèrera la cémentation gazeuse. Pour les pignons de boîte de vitesse, roulements on préfèrera la carbonitruration.
La cémentation gazeuse est exclusivement réservée pour les aciers de type 14NC11, 16NC6, 20NCD2, etc. Pour les aciers de type E36, A60, XC80, etc … on privilégiera la carbonitruration. Les profondeurs de traitement sont comprises entre 0,5 et 2 mm pour la cémentation gazeuse et entre 0,1 et 0,6 mm pour la carbonitruration.