boruration

La boruration est un processus de durcissement de surface dans lequel les atomes de bore diffusent dans un métal, généralement de l'acier, pour former une couche de borure céramique dure. Les borures les plus couramment formés sont le borure de fer (Fe2B) et le diborure de fer (FeB), qui créent un revêtement résistant à l'usure d'une épaisseur typique de 0,5 à 2,5 millimètres. Cette couche est considérablement plus dure que l'acier du substrat et résistante à l'abrasion, ce qui rend la boruration utile pour les pièces soumises à l'usure par glissement ou par impact.

Le processus fonctionne par diffusion en phase solide, liquide ou gazeuse à haute température, généralement entre 800 et 1050 degrés Celsius. La boruration solide utilise des poudres contenant du bore mélangées à un support inerte, tassées autour de la pièce dans un récipient scellé. La boruration liquide implique une immersion dans un bain de sel de borate fondu, tandis que la boruration en phase gazeuse utilise du trichlorure de bore ou d'autres halogénures de bore. Chaque méthode produit des couches de borure similaires mais diffère en termes de coût, de précision et d'adéquation aux géométries complexes.

La couche de borure est extrêmement fragile par rapport à l'acier sous-jacent, ce qui signifie que les pièces borurées doivent être manipulées avec soin et sont sujettes à l'écaillage ou à l'épaufrure si elles sont soumises à des impacts importants. La dureté de la couche de borure (généralement 1400 à 2000 unités de dureté Vickers) dépasse celle de la plupart des meules, ce qui rend l'usinage des pièces borurées difficile et coûteux si nécessaire après le traitement. Cette fragilité est la principale limitation; la boruration fonctionne mieux sur les composants soumis à un glissement ou à une usure contrôlés plutôt qu'à des charges de choc.

La boruration trouve des applications dans les outils, les matrices et les composants de machines exposés à des conditions abrasives: goupilles de jauge, arbres de pompe, tiges de piston et inserts de matrice pour le formage et le moulage. Certaines bagues de roulement et tiges de vérin hydraulique sont borurées pour prolonger leur durée de vie dans des environnements corrosifs ou chargés de particules. Le processus est moins courant que la cémentation ou la nitruration dans la fabrication occidentale, mais reste établi dans les ateliers d'outillage spécialisés et dans la production en Europe de l'Est et en Asie.

Le principal défi de la boruration est de contrôler l'épaisseur de la couche uniformément sur des pièces complexes, car le taux de diffusion dépend fortement de la température et de la géométrie locale. Les sections minces durcissent plus rapidement que les sections épaisses, créant une incohérence. De plus, la couche de borure elle-même ne peut pas être appliquée de manière sélective; toute la surface exposée doit être protégée ou masquée si certaines zones nécessitent des propriétés différentes. Cela rend la boruration plus économique pour les pièces simples ou les petits composants où le coût du masquage est justifié par l'avantage en termes de résistance à l'usure.