nitrox

Le nitrox est un procédé de durcissement de surface en deux étapes qui combine la nitrocarburation avec une oxydation contrôlée pour créer une couche résistante à l'usure sur les composants en acier. Dans la première étape, la pièce est chauffée dans une atmosphère de four riche en ammoniac et en hydrocarbures, généralement entre 500 et 650 degrés Celsius. Les atomes d'azote et de carbone diffusent dans la surface de l'acier, créant une couche durcie d'une profondeur habituelle de 0,2 à 0,8 millimètre. La deuxième étape implique une brève étape d'oxydation qui forme une fine couche d'oxyde de fer, ce qui améliore la résistance à la corrosion et donne au composant un aspect sombre distinctif.

Le procédé est largement utilisé pour les engrenages, les roulements, les poussoirs de came et d'autres composants qui doivent résister à la fois à l'usure et à la fatigue de contact. Le nitrox offre des avantages distincts par rapport aux méthodes de cémentation traditionnelles comme la carburation: il fonctionne à des températures plus basses, réduisant la distorsion et le besoin de cycles thermiques post-traitement, et il nécessite des temps de traitement plus courts, généralement de 4 à 16 heures selon la profondeur de couche souhaitée. La température de processus plus basse signifie également que les composants en acier durci présentent moins de changements dimensionnels, ce qui est essentiel pour les pièces usinées de précision.

La couche nitrox comprend deux zones: une couche de combinaison externe de nitrure de fer et d'oxyde de fer, typiquement de 10 à 20 micromètres d'épaisseur, et une zone de diffusion plus profonde où la dureté passe progressivement au métal de base. La dureté de surface après nitrox atteint généralement 850 à 1100 HV, selon la nuance d'acier et les paramètres du processus. Les aciers alliés contenant du chrome, du molybdène et du vanadium réagissent particulièrement bien car ces éléments forment des phases de nitrure dures dans la couche.

Problèmes courants et contrôle du processus

Le risque principal dans le traitement nitrox est la fragilité. Une absorption excessive d'azote peut produire une couche de combinaison épaisse et fragile qui cède sous l'impact. Le contrôle de l'atmosphère du processus est donc critique: les rapports d'ammoniac et de gaz endothermique doivent être surveillés pour éviter une sur-nitruration. L'uniformité de la température dans le four est également très importante; les points chauds accélèrent la diffusion de manière inégale et peuvent provoquer une distorsion ou des points mous. Certains aciers, en particulier les nuances à haute teneur en carbone, présentent une ténacité réduite après nitrox et peuvent nécessiter une sélection minutieuse ou un revenu post-nitrox.

Le nom nitrox reflète le double rôle de l'azote et de l'oxygène dans le processus. Le terme s'est établi dans la métallurgie européenne au milieu du 20e siècle, bien que la chimie sous-jacente ait été comprise plus tôt. Aujourd'hui, il reste le processus préféré dans l'automobile et la fabrication de précision, en particulier lorsque les composants doivent satisfaire aux exigences de dureté et de tolérance dimensionnelle, et lorsque la distorsion réduite par rapport à la cémentation traditionnelle justifie le coût légèrement plus élevé du matériau.