L’OXYDATION INTERGRANULAIRE

xydation intergranulaire

Traitements thermiques concernés :

La cémentation et la carbonitruration sous atmosphère.

Définition de l’oxydation intergranulaire :

Oxydation se traduisant par précipitation, à l’intérieur de la pièce, d’oxydes dispersés formés

à partir de l’oxygène qui a diffusé depuis la surface (mécanisme dû à l’adsorption de Co et

/ou à la présence de O2 dans l’atmosphère produite dans le four.

Solubilité et diffusion de l’oxygène dans le fer/l’acier :

Pour provoquer une oxydation intergranulaire, l’oxygène doit d’abord pénétrer dans l’acier puis diffuser vers l’intérieur.

Les atomes d’oxygène diffusent en fait comme les atomes de carbone dans les positions interstitielles. Toutefois, la solubilité maximale de l’oxygène est limitée à quelques ppm. Sa

vitesse de diffusion est 2 à 3 fois plus faible que celle du carbone. Elle est donc limitée par rapport à la profondeur de cémentation.

L’oxydation peut se trouver sur différentes formes :

ü Ponctuel

ü Linéaire

ü En réseau

Deux points à retenir :

1.     Pour des gaz cémentant riche en Co, le degré d’oxydation est d’autant plus grand que   le niveau de carbone réglé pour la régulation est faible.

2.     La baisse du taux de Co du gaz de carburation est généralement accompagnée de la baisse du degré d’oxydation et, par conséquent, de la diminution de l’épaisseur de la couche d’oxydation intergranulaire.

Modification du comportement lors de la transformation par oxydation :

En raison de l’appauvrissement en éléments d’addition non liés, à savoir le manganèse et le chrome, le matériau modifie avant tout ses propriétés de transformation lors de la trempe après une cémentation. Ceci entraine le fait que dans de nombreux cas, le refroidissement n’est plus assez rapide pour éviter la formation de perlite dans la couche touchée par l’oxydation interne. Il se forme donc de la perlite au lieu de la martensite attendue et la couche devient beaucoup plus molle que ce qui est exigé.

Conséquences pour la pièce :

Chute de la  dureté superficielle sur quelques centièmes de millimètre.

Abaissement de la résistance à la fatigue (la zone oxydée favorise l’amorçage de la fissure de fatigue).

Sans effet s’il est prévu une reprise d’usinage éliminant la couche altérée.

Origines possibles du défaut :

Dues au produit :

Acier contenant des éléments d’alliage tels que le titane, silicium, manganèse, chrome présentant une forte affinité pour l’oxygène.

Dues au processus :

Cémentation en milieu contenant des espèces oxydées (milieu oxydé naturellement : atmosphère à base de Co ou légère entrée d’air.)

Actions correctives :

Sur le produit :

Retenir les nuances d’aciers contenant des éléments d’alliage moins sensibles à l’oxydation

(Nickel, molybdène).

Prévoir des reprises d’usinage pour éliminer la couche oxydée.

Sur le cycle :

Réduire le pourcentage de Co

Eviter l’entée d’oxygène autre que la régulation

L’avantage sur les fours à charges, c’est que l’on peut ajouter de l’ammoniac au gaz carburant, afin d’éviter la perlite ou la ferrite dans la structure. On sait que l’azote réduit la vitesse de transformation des aciers et compense ainsi une certaine manière la perte des éléments d’aditions nécessaire à la totale transformation de la structure.

X 500 sans attaque

     

             Forte oxydation                                                                    Forte oxydation