Traitements thermiques superficiels : que cause la rupture des pièces en acier ?
Traitements thermiques superficiels
Les traitements thermiques superficiels jouent un rôle important pour renforcer les propriétés mécaniques des aciers et les applications sont nombreuses. Ces traitements sont en effet utilisés pour concevoir des roues dentées, des pignons d’engrenage, des arbres de transmission, des vis, des pistes de roulements, etc.
En production industrielle, les 3 principaux traitements thermiques réalisés sont les carburations (ou cémentation), la trempe superficielle par induction et les nitrurations.
Ces traitements permettent de durcir et d’améliorer la tenue en fatigue de pièces mécaniques grâce à la création de contraintes de compression. En outre, les traitements de nitrurations permettent de lutter contre les risques de grippage dans des problématiques de frottement.
Ruptures causées par des défauts de traitements thermiques
Ces pièces traitées thermiquement peuvent toutefois connaître des ruptures prématurées en service. L’un des enjeux des expertises en laboratoire est de déterminer si les causes de rupture sont liées directement à des défauts métallurgiques de réalisation de ces traitements.
Exemple n° 1 : rupture brutale fragile intergranulaire d’un arbre de transmission
Surchauffe lors d’un traitement de trempe par induction avec grossissement et début de fusion des joints de grain
Exemple n° 2 : rupture brutale d’une douille de chaîne
Surcarburation lors d’un traitement de carburation (cémentation), avec précipités de carbures de fer aux joints de grain
Exemple n° 3 : rupture en fatigue d’un fond en denture de pignon
Formation d’austénite résiduelle lors d’un traitement de cémentation
Laboratoire d’expertise de rupture des métaux
Les experts en métallurgie du Groupe 6NAPSE ont acquis une longue expérience sur l’identification de l’origine de ces défauts. Ainsi, nous donnons des préconisations et des actions correctives sur l’application des traitements thermiques.
Le laboratoire dispose, en outre, de techniques d’imageries et d’analyses X par microscopie électronique à balayage, de microscopes optiques à réflexion, et d’appareils de mesures de propriétés mécaniques par duretés Vickers et nano-indentation.
Les moyens du Groupe 6NAPSE sont adaptés pour statuer sur le niveau de fragilité d’une pièce mécanique rompue en relation avec des défauts de traitements thermiques et la structure des aciers.
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