Un moyen plus efficace de durcir l’acier
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La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications |
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LES PANIERS QUI SOUTIENNENT les pièces automobiles dans les fours de cémentation sous vide sont soumis de
nombreuses fois au procédé. Ils doivent donc être faits d’un alliage qui ne subit ni fissuration ni
déformation en présence des températures élevées de cémentation. |
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Un alliage riche en nickel permet aux fabricants de pièces automobiles de durcir des
composants à des températures plus élevées
Par M. Gerry Crawford, Ph.D.
Revue Nickel, juillet 2005 -- L’alliage N06025 riche en nickel pourrait un jour faire concurrence à l’alliage N08330, en tant que matériau utilitaire dans la fabrication des paniers et des porte-pièces qui servent au procédé de cémentation sous vide de l’acier pour engrenages automobiles et autres composants.
Afin d’accroître la résistance à l’usure des engrenages automobiles, on les expose généralement à un gaz d’hydrocarbures tel que l’acétylène. Ce procédé a lieu à des températures élevées, sous l’influence desquelles le carbone peut se diffuser dans le métal, formant une couche austénitique de surface qui contient entre 0,8 et 1 % de carbone. Lors du refroidissement, l’austénite riche en carbone se transforme pour donner naissance à de la martensite qui crée une couche durcie à la surface des engrenages.
Depuis toujours, on effectue la cémentation d’engrenages automobiles à des températures d’environ 900 ºC et, dans une grande mesure, c’est encore ce que l’on fait. Mais de plus en plus, on a tendance à utiliser des températures encore plus élevées, soit de l’ordre de 940 à 1 040 ºC, dans le but de réduire les temps de cémentation et les pertes causées par la déformation. On peut ainsi accroître la capacité, la production et le revenu.
« Depuis assez longtemps et encore de nos jours, l’alliage N08330 demeure le matériau utilitaire de choix dans la fabrication des paniers et des porte-pièces qui soutiennent les engrenages pendant le procédé de cémentation, » affirme Jason Wilson, directeur technique, Marketing (Technical Marketing Manager), à la société Rolled Alloys Inc. Toutefois, l’un des problèmes issus du procédé réside dans le fait que les paniers sont eux-mêmes soumis à la cémentation et se déforment avec le temps, au point qu’il faut tôt ou tard les remplacer.
Dans de telles conditions, l’alliage N08330, qui ne contient que 35 % de nickel et 19 % de chrome, n’est pas aussi performant que l’alliage N06025, dont la teneur en nickel et en chrome est respectivement de 62 % et de 25 %. Ce dernier possède une plus grande résistance à la cémentation sous vide et aux températures élevées que l’alliage N08330.
Les paniers faits de l’alliage N08330 résistent difficilement à la cémentation même à une température de 900 ºC et ils finissent par devenir inutilisables tellement ils sont fissurés et déformés, généralement après huit mois environ. Par contre, l’alliage N06025 n’a encore montré aucun signe de déformation lors des essais de fabrication, même après 12 mois de service.
Actuellement, l’alliage N06025 est cinq fois plus cher que l’alliage N08330, mais le coût de son cycle de vie devrait idéalement représenter plusieurs fois la durée de service pour faire concurrence à celui de l’alliage N08330. Une telle amélioration de rendement reste à démontrer.
Pourtant, Robert Peters, directeur de l’exploitation (Director of Operations) de ALD Thermal Treatment Inc., à Blythewood (Caroline du Sud, États-Unis), affirme avec conviction que « l’alliage N06025 surclassera l’alliage N08330, plus particulièrement à mesure que les températures de cémentation continueront d’augmenter au-delà de 900 ºC, pour atteindre les 940 à 1 040 ºC et peut-être davantage. »
Même si l’alliage N06025 est largement utilisé depuis une dizaine d’années dans bon nombre de procédés à températures élevées et d’autres applications exigeantes, les essais de ce matériau en ce qui concerne les paniers et les porte-pièces appropriés à la cémentation ne sont pas terminés. Cet alliage est actuellement coûteux parce qu’il n’est pas encore disponible en quantités commerciales sous forme de tiges et dans des dimensions qui se prêtent à la fabrication de paniers et d’éléments de montage utilisés dans le procédé de cémentation.
Mais lorsqu’on aura démontré son rendement supérieur à températures plus élevées et qu’il sera reconnu dans l’industrie, la production de l’alliage N06025 visant les paniers utilisés dans le procédé de cémentation devrait augmenter et son prix devrait diminuer au point qu’il fera concurrence à l’alliage N08330 à titre d’alliage de nickel de choix, dans la cémentation sous vide d’engrenages automobiles.
M. Gerry Crawford est un expert-conseil auprès du Nickel Institute, établi à Toronto.
ILLUSTRATIONS : Rolled Alloys Inc.
 Jason Wilson Robert Peters |
