Acier inoxydable durci
L’acier inoxydable est le matériau de choix dans diverses industries où la résistance à la corrosion est de première importance, comme par exemple pour les pièces qui sont exposées à des conditions sévères. Cependant, cette propriété très avantageuse ne va pas toujours de pair avec une dureté superficielle et une résistance à l’usure et à la fatigue élevées. La plupart des traitements thermiques ne peuvent pas être facilement appliqués à l’acier inoxydable pour améliorer ses propriétés. En particulier, le durcissement superficiel de l’acier inoxydable par nitruration et nitrocarburation dans une plage de température conventionnelle de 500 à 1000 °C est très préjudiciable pour les propriétés de résistance à la corrosion. La mise en œuvre de processus qui permettraient le durcissement superficiel de l’acier inoxydable à basse température constitue une solution possible à ce problème. Le projet PLASSTEEL financé par l’UE a élaboré un processus avancé de durcissement superficiel de l’acier inoxydable à basse température, qui permet une adaptation précise des propriétés du matériau. Le nouveau traitement thermique peut être appliqué à toutes les catégories d’acier inoxydable: ferritique, martensitique, austénitique et duplex, conférant au matériau des niveaux de résistance à l’usure, à la fatigue et à la corrosion inégalés. Augmentation de la dureté à basse température Forte d’une expérience de plus de 40 ans, la société IONITECH LTD a mis au point un four de nitruration/nitrocarburation plasma qui atteint une uniformité des températures idéale dans tout l’espace de travail. «Le nouveau four de nitruration plasma élimine également la possibilité d’apparition du phénomène de cathode creuse. Cette surchauffe ponctuelle peut conduire à des températures supérieures à celles utilisées dans le processus PLASSTEEL qui peuvent à leur tour entraîner des précipitations de carbure de chrome et de nitrure de chrome dans les limites de grain de l’acier. Ces zones présenteront une dureté superficielle plus élevée mais seront également plus sensibles à la corrosion intergranulaire», explique Alexander Varhoshkov, expert principal de la recherche et du développement. Le processus PLASSTEEL repose sur la technologie plasma et consiste en un processus de nitruration et de nitrocarburation qui agit à des températures inférieures à 500°C et qui enrichit la couche superficielle d’une pièce d’azote et de carbone. Le gaz carboné ajouté au processus de nitrocarburation peut être le méthane, le propane ou le gaz naturel. Sa teneur dans le mélange gazeux peut varier de 2 à 10 %. L’étape de traitement peut durer de plusieurs minutes jusqu’à 20 heures, selon le matériau de la pièce et les exigences relatives à la profondeur de la couche. Tout au long du projet, différents types d’acier inoxydable ont été traités et testés. Les résultats des tests variaient légèrement selon le pourcentage d’éléments d’alliage dans les matériaux et d’autres propriétés. «Certains des éléments d’alliage rendaient la diffusion des atomes de carbone plus difficile et plus lente, ce qui a entraîné de légers écarts dans la couche de diffusion et la dureté superficielle. Néanmoins, l’objectif était dans tous les cas d’améliorer la résistance à l’usure de tous les types d’acier inoxydable, tout en conservant leurs propriétés de résistance à la corrosion», ajoute le Dr Varhoshkov. Un processus aussi fiable que l’acier La plupart des techniques de durcissement superficiel réduisent la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable. Les nouveaux processus avancés et le four de nitruration plasma de la société IONITECH montrent que ce phénomène n’est plus la norme. «Cette faille a été contournée avec succès grâce à cet excellent four de nitruration plasma qui assure un contrôle précis des propriétés des matériaux», poursuit le Dr Varhoshkov. Le fonctionnement à basse température a remédié au problème posé par la dissolution de l’azote ou du carbone dans l’acier inoxydable sans la formation de nitrures ou de carbures de chrome. Les partenaires du projet ont non seulement réussi à augmenter de quatre fois la dureté superficielle des pièces, mais ils ont également amélioré la résistance à l’usure par adhésion et abrasion ainsi que les propriétés tribologiques du métal. Les conclusions du projet permettront non seulement d’accroître la compétitivité de l’industrie européenne de l’acier inoxydable, mais aussi de renforcer la qualité et la sécurité des produits à base d’acier inoxydable.
Mots‑clés
PLASSTEEL, acier inoxydable, durcissement superficiel, résistance à la corrosion, nitrocarburation, IONITECH