Influence d'un traitement d'implantation diffusion d'azote à flux élevé sur la résistance à l'usure d'un acier austénitique

Résumé
La résistance à l'usure des aciers austénitiques est insuffisante pour de nombreuses applications à cause de leur dureté assez faible, mais elle peut être améliorée par un traitement de durcissement superficiel par nitruration. Il est cependant nécessaire que le traitement soit effectué à température modérée si l'on veut éviter la formation de nitrure de chrome et conserver les propriétés inoxydables de l'acier. Des études récentes ont montré la possibilité de former des couches nitrurées épaisses (2-10µm) et concentrées (25at%) en réalisant à une température modérée (400°C) une implantation d'azote à basse énergie (1keV) et flux élevé (1mA.cm²). Dans ces conditions, pour un traitement d'une heure à 400°C d'un acier austénitique 304, on forme en surface sur environ 5µm une solution solide interstitielle d'azote (austénite dilatée γ_N) qui augmente fortement la dureté de 280 à environ 800 Kg/mm2. Les expériences d'usure sont faites sous eau déminéralisée en mode glissement et en contact sphère-plan sous des pressions de Hertz très inférieures à la limite élastique de l'acier. Le traitement de nitruration a été appliqué aux disques et aux pions dans quatre configurations : pion traité (ou non) sur disque traité (ou non). Quel que soit le traitement du disque on obtient une baisse notable de l'usure du pion, par contre dans le cas ou le pion non traité frotte sur un disque traité, l'usure du pion est très fortement augmentée de même que les faciès de dégradation sont fortement modifiés.