Solutions métallurgiques pour réduire les déformations à la trempe de pièces cémentées
L'usinage de pièces cémentées puis trempées est un processus d'autant plus long et coûteux que les déformations des pièces à la trempe sont importantes. Il présente également un risque de rebut si les déformations sont excessives relativement à l'épaisseur de la couche cémentée. L'utilisation de procédés de trempe au gaz dont l'efficacité pour réduire les déformations de trempe est maintenant prouvée, se développe car ils permettent de réduire les coûts et d'améliorer la productivité de l'usinage après traitement. Cependant l'utilisation de ces nouveaux modes de trempe doit se faire tout en conservant des caractéristiques mécaniques optimales des aciers utilisés. Dans ce but, un choix particulier de nuances adaptées à ces procédés est indispensable. Cet article présente diverses solutions métallurgiques à ce problème, associées à des caractéristiques d'emploi. Par ailleurs, certains aspects des gammes de traitement (trempe directe, etc.) associées à des propriétés spécifiques de certaines nuances et contribuant à la réduction des déformations sont également abordés.
Figure 1. Classement des nuances d’aciers de cémentation en fonction de leur trempabilité et du niveau de résistance maximum du cœur Rm.
Figure 2. Caractéristiques mécaniques Rm et Rp0,2 du 16NiCrMo13 (FADH) pour 3 modes de trempe (gaz neutre 5 bars, 20 bars et huile) en fonction du diamètre.
Tableau 1 : Niveaux de C, Ni, Cr, Mo, Si, et Mn pour chaque nuance.
Figure 3. Comparaison des courbes Jominy d'aciers de cémentation à forte trempabilité pour trempe au gaz (FND, FDG, FDH) avec des aciers de cémentation classiques pour trempe à l'huile.
Tableau 2 : Nuances à hautes caractéristiques et forte trempabilité.
Tableau 3.
Figure 4. Effet du diamètre sur les caractéristiques mécaniques du cœur pour différents modes de trempe du FND (15NiMoCr10).
Tableau 4.
Figure 5. Effet du diamètre sur les caractéristiques mécaniques du cœur pour différents modes de trempes du FDG (20NiCrMo13).
Tableau 5.
Figure 6. Bande de dispersion serrée de courbe Jominy obtenue sur des fabrications de FADH (16NiCrMo13) comparée aux impositions peu sévères de la norme Air 9160C.
Tableau 6
Figure 7. Déformation de bagues de roulement cémentées après trempe huile, gaz neutre sous forte pression (20 b), sous pression moyenne (5 b), et à l'air (1 bar), à charge et lotissement constants.
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