Caractérisation physique et mécanique de l'acier 4140 nitruré et implanté

Résumé
La nitruration est un procédé thermochimique destiné à améliorer les propriétés chimiques et mécaniques des aciers et des fontes. Les procédés les plus courant sont la nitruration gazeuse, la nitruration en bain de sels et la nitruration ionique par plasma. Cette dernière présente certains avantages par rapport aux deux précédentes, elle est moins polluante, consomme moins d'énergie et permet un traitement local. De manière générale, quel que soit le procédé utilisé, le processus de nitruration des aciers se caractérise par la diffusion d'azote à partir de la surface vers le coeur du matériau et par la formation d'une couche de combinaison superficielle après une période d'incubation. Si le temps du traitement est suffisamment long, on constate un ralentissement de la croissance de la couche de combinaison alors que la diffusion de l'azote se poursuivre vers le coeur de la pièce en formant une solution solide d'insertion dans la nitroferrite ou des précipités de nitrures ou de carbonitrures d'éléments alliés. Pour ce travail et en vue d'améliorer le comportement mécanique des échantillons, les aciers nitrurés ioniquement pour deux taux d'activation ont subi un traitement supplémentaire d'implantation d'ions d'azote. La caractérisation, tant du point de vue microstructurale que mécanique, des couches obtenues à partir de la nitruration ionique avec ou sans implantation ionique a été effectué et les moyens utilisés dans cette étude sont la microdureté, diffraction de rayons X, microscopies optique et électronique à balayage.