Cémentation d'un acier obtenu par fabrication additive : microstructure et propriétés mécaniques
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Date
2025
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Abstract
La présente étude a permis d’évaluer l’effet combiné d’un traitement thermique préalable
(850 °C, 45 min, refroidissement à l’air) et d’un traitement thermochimique de cémentation sur le
comportement microstructural, mécanique et tribologique de l’acier ER70S-6 élaboré par CMT.
L’évolution microstructurale observée avant et après traitement thermique révèle une
transformation notable de la ferrite aciculaire en ferrite polygonale. Cette modification est
induite par le recuit d’homogénéisation à 850 °C, qui favorise la recristallisation statique et la
disparition des sous-structures internes héritées du soudage CMT. Cette transformation est
bénéfique pour l’uniformité de la microstructure, mais peut réduire la dureté initiale.
Les analyses ont montré que le recuit d’homogénéisation favorise la régularisation de la
microstructure de départ, facilitant la diffusion du carbone lors de la cémentation. Les résultats
de diffraction des rayons X (DRX) ont révélé la formation de phases oxydées en surface (Fe₂O₃,
Fe₃O₄), accompagnées d’un affaiblissement relatif des pics associés à la martensite,
possiblement en raison d’une couche d’oxyde épaisse ou de l’atténuation du signal en
profondeur.
Les profils de microdureté ont confirmé l’efficacité de la cémentation en augmentant
significativement la dureté de surface pour les échantillons BC et TC. Toutefois, les
performances tribologiques n’ont pas suivi cette même tendance. Les résultats de coefficient de
frottement (COF) et de volume usé ont montré que les échantillons cémentés (en particulier BC)
présentent une résistance à l’usure inférieure à celle de l’échantillon brut, malgré leur dureté plus
élevée. Cette dégradation est principalement attribuée à la formation d’une couche d’oxyde
fragile en surface, qui agit comme une barrière mécanique instablefavorisant l’usure abrasive.
En conclusion, bien que la cémentation améliore nettement la dureté de l’acier, son
efficacité tribologique reste limitée par la formation d’oxydes de surface. Le traitement
thermique préalable optimise la diffusion du carbone et la régularité de la couche durcie, mais il
semble également accentuer l’oxydation. Pour améliorer la résistance globale à l’usure, il est
donc indispensable de maîtriser l’atmosphère du procédé de cémentation afin de limiter la
formation d’oxydes néfastes.