Recherche Avancée

Thèse soutenue

Contribution à l'étude de l'influence de l'azote dans les traitements thermochimiques de surface des aciers en phase austénitique

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Auteur / Autrice : Mohamed Salah Yahia
Direction : Michel Gantois
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Science et génie des matériaux
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de science et génie des surfaces (Nancy ; ....-2008)
Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Foct, Yves Desalos

Résumé

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Nous avons exploité un procédé nouveau de carbonitruration, ou les enrichissements en carbone et en azote sont effectués successivement (cémentation suivie de nitruration), pour déterminer le rôle de l'azote dans les traitements thermochimiques de surface des aciers en phase austénitique. L’étude thermodynamique de l'interaction du carbone et de l'azote dans l'austénite, validée par des essais de thermogravimétrie et des mesures de profils de diffusion de l'azote et du carbone, montre que l'influence de l'azote sur le coefficient de diffusion du carbone dans l'austénite est très faible. La carbonitruration des aciers de nuance 27CD4 provoque la précipitation de nitrures de chrome CrN et des carbures de type cémentite. Lors de la carbonitruration de l’acier 27MC5 seuls des carbures de type cémentite précipitent pour une concentration en carbone supérieure à 0,65%. Cependant la densité de ces précipités étant très faible, ils n'ont aucune influence sur la dureté des couches carbonitrurées. Dans l'intervalle des concentrations superficielles en carbone et en azote visées dans les traitements de carbonitruration (0,65 à 0,7% en carbone et inferieur à 0,5% en azote) l'influence de l'azote sur la dureté des couches carbonitrurées est entièrement masquée par le carbone et ce quelle que soit la nuance de l'acier utilisé (Xc, 27MC5 ou 27CD4). Au delà d'une teneur en azote de 0,5% et en fonction du temps de traitement et de la teneur en carbone, il y a risque de formation de porosité. Finalement, nous avons déterminé l'influence de l'azote sur le volume de l'austénite retenue après trempe ([gamma]r) et établi, dans le système Fe-N, une expression qui relie le point Ms à la concentration en azote (pour 0,6 <% N < 1,4 en % poids). Dans le système ternaire Fe-C-N, l'influence de l'azote sur le volume de [gamma]r dépend de la teneur en carbone. De même que pour la dureté, plus la concentration en carbone augmente, plus l'effet de l'azote sur [gamma]r est masqué