Durcissement superficiel des aciers inoxydables en milieu gazeux à basse température

Figure 1 : Micrographies optiques d’acier AISI 316 nitruré. La nitruration a été réalisée dans une thermobalance à 445 °C pendant 22 heures dans un mélange NH3 –H2 –N2. A) KN =0,293  B) KN = 2,49 bar ½ C) KN = 9,38 bar ½ et D) KN = ∞.

Figure 2 : Nitruration de l’acier AISI 316 à 445 °C avec différents mélanges gazeux NH3 –H2 indiqués sur les figures. 
A) Courbes thermogravimétriques montrant la concentration en azote durant la nitruration. 
B) Profils de composition de l’acier AISI 316 mesuré par analyse SDL. Les micrographies correspondantes sont celles de la figure 1.
C) Profil de dureté de l’acier AISI 316 nitruré correspondant aux micrographies de la figure 1 et aux profils SDL de B). Le profil de la carburation est donné en comparaison (voir figure 4B pour les structures correspondantes). Les lignes ont été tracées pour faciliter la lecture.
D) Diagramme de diffraction RX des couches nitrurées (carburées) de l’acier AISI 316. La carburation a été réalisée dans un mélange gazeux à 20%CO – 80% H2 à 515 °C (788K) pendant cinq heures.

Figure 3 : Micrographies optiques d’acier AISI 316 Carburé en utilisant une activation par un dépôt de Ni en surface. 
A) 510 °C / 4 heures / 40% CO – 60% H2. B) 470 °C / 20 heures / 40% CO – 60% H2.

Figure 4 : Micrographie optiques d’acier AISI 316 (initialement travaillé à froid) carburé sous atmosphère d’acétylène activée. 
A) 420 °C / 48 heures / 1% C2H2 - 90% H2 -9% N2. B) 420 °C / 67 heures / 48% C2H2 - 48% H2 -4% N2

Figure 5 : Micrographies optiques d’aciers inoxydables nitrocarburés et cémentés montrant les deux zones distinctes d’expanite au carbone et à l’azote. A) Acier AISI 304 nitrocarburé sous atmosphère contenant 14 % de C3H8 – 54 % de NH3 
– 22 % H2 – 10 % Ar à 420 °C durant 19 heures. B) Acier AISI 316, cémenté (carburé) pendant 2 heures à 520 °C dans une atmosphère à 30 % de CO – 70 % de H2, puis nitruré pendant 23 heures à 440 °C sous KN = 1,14 bar -1/2.