lle est utilisée sur des aciers alliés comme sur des aciers non alliés. L’apport de carbone, en plus d’une atmosphère de nitruration, va enrichir la couche de combinaison afin de diminuer le coefficient de frottement et améliorer la résistance à l’usure par adhésion et abrasion.  

Il existe différents procédés de nitrocarburation qui utilisent divers gaz additionnels pour enrichir le système en carbone C.

L’élément le plus important ici est de considérer que la nitruration est une réaction à un pseudo équilibre et seules les considérations thermocinétiques sont possibles.

Le système Fe-N-C est un système ternaire bien plus complexe. Dès lors, si l’apport de carbone C s’obtient en utilisant des gaz ou des hydrocarbures qui contiennent d’autres éléments que de l’hydrogène et du carbone, nous sommes alors confrontés à des systèmes encore plus confus où tout devient plus difficile à maitriser.

Ainsi l’utilisation de Co et/ ou de Co2 comme gaz additionnel apporte de l’oxygène dans le système qui va réagir à la fois avec le carbone et l’hydrogène. Un exemple bien connu est la formation d’urée (carbamate d’ammonium) dans les conduites et sur les parties froides du four qui a tendance à boucher les tuyauteries et à empêcher toutes les mesures par infrarouge.

Il faut également souligner que l’éventuel  rôle de l’oxygène dans la qualité de la couche de nitrure e reste pure spéculation et n’est pas prouvé à ce jour.

C’est pourquoi le propane (C3H8) est souvent le plus utilisé comme gaz additionnel dans la nitrocarburation. 

Le diagramme d’équilibre ternaire Fe-N-C à 570°C (fig.1) montre que le carbone augmente le domaine de stabilité de la phase e.

En pratique, on associe l’azote avec du carbone en injectant un agent carboné comme le propane.

                               Fig. 1 : diagramme Fer-azote-carbone à 570°C   

La proportion de carbone introduite dans le four doit être raisonnable car une trop grande quantité de carbone peut provoquer la formation de cémentite en surface, ce qui bloquerait toute la cinétique de formation des nitrures.

                 Fig. 2 : diagramme de Kunze à 570°C   

La post-oxydation :

Le but recherché par la nitrocarburation suivie d’une post oxydation est généralement une amélioration de la résistance à la corrosion par formation d’une couche d’oxyde. Certaines applications demandent également à ce que la couche présente des teintes spécifiques, principalement noires, pour des raisons purement esthétiques.

L’intérêt principal de la nitrocarburation suivie d’une post oxydation en milieu gazeux est de présenter des avantages techniques et écologiques par rapport aux traitements en bains de sels hautement polluants.

L’objectif est ici de favoriser à la surface de la couche de combinaison e une couche d’oxyde de fer dense (Fe3O4) et compacte sans altérer les propriétés tribologiques et mécaniques conférées à la pièce par le traitement de nitrocarburation qui a précédé.

Les propriétés de la post-oxydation sont les suivantes :

o   Conserver les propriétés mécaniques obtenues :

§  Résistance à la fatigue au grippage et à l’usure

o                      Bonne adhésion de la couche e sur la couche a :

§             Améliorer les propriétés aux frottements

o                                         Disposer d’une couche e avec une certaine porosité :

§  Meilleur ancrage ou adhésion de la couche d’oxyde

o   Contrôle de la qualité de la couche d’oxyde :

§                                  La couche d’oxyde doit fermer la porosité de la couche de combinaison e afin d’optimiser la résistance à la corrosion.

o                                                                                Contrôle de la croissance de la couche d’oxyde :

§  Pas plus de 1 à 2 µm

§  La couche d’oxyde doit présenter des propriétés mécaniques spécifiques comme la ductilité et la résistance à l’abrasion.

§  Il est important que la couche d’oxyde ne s’écaille pas en sollicitations mécaniques.

§  La couche d’oxyde doit bénéficier du coefficient de Pilling-Bedforth théorique pour rester en compression

o   Contrôle de la couleur et de l’aspect de la surface

§       Maitrise de la nature des oxydes

o   Permettre une bonne imprégnation par une cire ou un polymère

§  Augmentation de la résistance à la corrosion.

Propriétés des différents types couches :

Pour une dureté optimale : la couche de combinaison conseillée doit être e et /ou ?’

Pour un faible coefficient de frottement : une couche e et ?’ est préférable

Pour une meilleure résistance à l’usure : ?’ et/ou e

Une couche de combinaison microporeuse est nécessaire comme support de post-oxydation.

Afin de pouvoir résister à la corrosion sur une centaine d’heure en brouillard salin, la combinaison d’une couche de combinaison d’une couche d’oxyde et d’une imprégnation est nécessaire.