Qu’est-ce que le durcissement superficiel ?
Le durcissement de surface est un processus qui renforce la couche superficielle d'une pièce à l'aide de méthodes physiques ou chimiques tout en maintenant la ténacité du noyau. Il vise à améliorer la dureté de surface, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue sans altérer de manière significative les dimensions ou les performances globales de la pièce.
Les processus courants comprennent la cémentation, la nitruration, la carbonitruration, le durcissement par induction et le durcissement à la flamme. Ces processus créent une couche de haute dureté en modifiant la microstructure de la surface tout en conservant une bonne résistance et ténacité internes.
Les pièces résultantes présentent une résistance à l'usure et une durée de vie considérablement améliorées, et sont couramment utilisées pour les pièces soumises à des charges de friction ou cycliques, telles que des engrenages, des arbres, des moules et des fixations. 
Devis de pièces trempées en surface
Avantages du processus de durcissement de surface
Améliore considérablement la dureté de la surface et la résistance à l'usure en renforçant la couche superficielle des pièces.
Maintient la ténacité du noyau, prolonge la durée de vie et améliore la résistance à la fatigue.
Minimise les changements dimensionnels après traitement, ce qui le rend adapté aux pièces de précision.
Peut être utilisé pour le renforcement de surfaces localisées ou globales.
Convient pour une combinaison avec divers processus.
Applications du processus de durcissement de surface
Industrie automobile : engrenages, arbres de transmission, cames, fixations et composants de suspension.
Aérospatiale : composants de trains d'atterrissage, engrenages de moteur, arbres de transmission et pièces à forte charge.
Fabrication de machines : arbres, moules, engrenages, éléments roulants et pièces résistantes à l'usure.
Équipement énergétique : arbres de pompe, vannes, composants de turbine et pièces porteuses à forte charge.
Outils et machines de précision : outils de coupe, outils de mesure, éléments roulants et pièces résistantes à l'usure.
Processus de durcissement de surface
Le durcissement de surface renforce la couche superficielle des pièces par des méthodes physiques ou chimiques tout en maintenant la ténacité du noyau, en améliorant la résistance à l'usure, la résistance à la fatigue et la durée de vie. Convient aux engrenages, arbres, moules et pièces à forte charge. 
Les processus de durcissement de surface comprennent généralement les étapes clés suivantes :
1. Prétraitement :
Nettoyer, dégraisser et meuler la surface de la pièce pour éliminer les couches d'oxyde et les impuretés, garantissant une couche durcie uniforme et une adhérence améliorée.
2. Traitement de durcissement :
En fonction du processus, des méthodes telles que la cémentation, la nitruration, la carbonitruration, le durcissement par induction ou le durcissement à la flamme sont sélectionnées pour former une couche de dureté élevée sur la surface tout en conservant la ténacité du noyau.
3. Post-traitement :
Après le traitement, un soulagement des contraintes, un polissage ou un nettoyage de surface peuvent être effectués pour améliorer la précision dimensionnelle, la finition de surface et la résistance à la corrosion, garantissant ainsi des performances stables de la pièce.
Types de processus de durcissement de surface
Cémentation
La cémentation consiste à introduire des éléments de carbone dans la surface de l'acier à haute température pour former une couche durcie à haute teneur en carbone. Cela améliore considérablement la dureté de la surface et la résistance à l'usure tout en conservant une bonne ténacité du noyau. Il est couramment utilisé pour les engrenages et les pièces d’arbre.
Nitruration
La nitruration consiste à introduire des éléments azotés dans la surface de l'acier à des températures moyennes à basses pour former une couche nitrurée de haute dureté. Cette couche présente une excellente résistance à l'usure et à la fatigue avec une déformation minimale et est largement utilisée pour les pièces mécaniques de précision.
Carbonitruration
La carbonitruration introduit simultanément du carbone et de l'azote dans la surface de l'acier, ce qui donne lieu à un durcissement rapide et uniforme. Il convient au traitement par lots de pièces de petite à moyenne taille, telles que des fixations et des engrenages.
Trempe par induction
Le durcissement par induction utilise un chauffage par induction à haute fréquence pour chauffer et durcir rapidement la couche de surface, formant ainsi une couche martensitique de haute dureté. La zone de chauffage est contrôlable et est couramment utilisée pour les arbres, les engrenages et les pièces renforcées localement.
Durcissement à la flamme
Le durcissement à la flamme permet un durcissement en refroidissant rapidement la surface après le chauffage à la flamme. Il présente un équipement simple, une grande adaptabilité et convient aux grandes pièces ou au durcissement superficiel localisé.
Études de cas sur les pièces trempées en surface :
FAQ sur le durcissement des surfaces
Quelle est la durabilité du matériau durci en surface ?
La couche durcie en surface est très résistante à l'usure et à la fatigue, prolongeant considérablement la durée de vie des pièces. L'épaisseur et l'uniformité de la couche durcie déterminent la résistance à l'usure et à la fissuration de la pièce. Généralement, les pièces durcies en surface peuvent conserver leur fonctionnalité et leurs propriétés mécaniques lors d'une utilisation à long terme.
Le durcissement superficiel affecte-t-il les dimensions des pièces ?
Le durcissement de la surface ne modifie généralement que la microstructure de la surface, laissant les dimensions du noyau largement inchangées. Cependant, lors de la cémentation ou de la trempe à haute température, une épaisse couche durcie peut provoquer de légers changements dimensionnels. Les pièces complexes ou de précision nécessitent une compensation de traitement thermique ou une finition ultérieure.
Le durcissement superficiel peut-il être utilisé pour toutes les pièces ?
Toutes les pièces ne conviennent pas au durcissement superficiel. Les pièces à paroi mince ou sensibles à la chaleur peuvent se déformer ou subir une dégradation de leurs performances en raison d'un traitement à haute température. Pour ces pièces, un traitement à basse température ou des méthodes de durcissement localisé peuvent être choisis pour garantir les dimensions et les performances des pièces.
Les pièces durcies en surface peuvent-elles être usinées ?
La dureté superficielle élevée des pièces durcies en surface rend la coupe ou le fraisage directs inappropriés. Un usinage grossier est généralement nécessaire avant le durcissement, suivi uniquement d'une légère finition ou d'un meulage pour garantir la précision dimensionnelle.
Quelles pièces sont adaptées au durcissement par induction ?
Le durcissement par induction convient aux pièces nécessitant un renforcement localisé et un chauffage haute fréquence contrôlable, telles que les arbres, les engrenages et les crémaillères. Ce procédé offre un chauffage rapide, permet un traitement localisé, évite la déformation globale, est très efficace et convient à une production de masse.
