Cémentation en phase gazeuse d’aciers inoxydables : approche expérimentale et théorique

Figure 1 : Classification des contraintes résiduelles [1].

Figure 2 : Schéma des interactions thermiques, métallurgiques et mécaniques en traitement thermique [3].

Figure 3 : Représentation classique d’un profil de champ de contrainte sur une pièce cylindrique durcie superficiellement [4].

Figure 4 : Superposition des contraintes résiduelles et des contraintes de service [5].

Tableau 1 : Evolution des paramètres de maille en fonction de la quantité de C et N.

Figure 5 : Fractographie de la pièce tapée traitée par induction. 

Figure 6 : Profil de duretés et de contraintes résiduelles sur un 42CrMo4 trempé à l’eau et à l’eau + 13 % polymère. 

Tableau 2 : Estimation des contraintes résiduelles de compression à 400 µm de profondeur sur différentes nuances trempées à l’eau [7].

Tableau 3 : Résultats obtenus lors d’essais réalisés en trempe à l’eau par Cetim en 2008/2009.  (* Ms est calculé à titre indicatif à partir de la relation d’Andrews.)

Tableau 4 : Résultats obtenus lors d’essais réalisés en trempe à l’eau par l’équipe de M. Mullot en 1979 [8]

Figure 7 : Suivi de l’évolution du pic des contraintes résiduelles de traction après un chauffage laser en fonction de la structure initiale sur un 35NiCrMo16 [9].

Figure 8 : évolution des schémas des champs de contraintes résiduelles avec la prise en compte de l’équilibre des champs à partir d’une éprouvette cylindrique.
a) Pour les pièces cémentées ou carbonitrurées trempe huile ou gaz.
b) Pour des pièces durcies après un chauffage superficiel suivi d’une trempe.

Figure 9 : a) mise en évidence de la trempabilité mécanique par l’école des Mines de Nancy [10].
b) mise en évidence de la prédominance de l’effet thermocinétique par le Cetim [6].

Figure 10 : Profil de duretés du 36NiCrMo16 chauffé par induction à 85 (a) et 65 kW (b) puis trempé à l’eau (carré en rose) ou à l’air (losange en bleu).

Tableau 5 : Contraintes résiduelles obtenues après trempe sur du fer pur (fer Armco), un acier auto trempant (36NiCrMo16) et un acier non allié et faiblement carboné (C22).

Figure 11 : évolution de la largeur du pic de diffraction à mi-hauteur (LMH) en fonction de la quantité de carbone contenu dans l’acier de construction chauffé par induction.

Tableau 6 : Comparaison des contraintes longitudinales et du paramètre LMH pour l’éprouvette en 36niCrMo16 chauffé à 65 kW puis trempé à l’eau ou à l’air.

Figures 12 : compréhension de la genèse des contraintes résiduelles de compression (a) et de traction (b)