cémentation
La cémentation est un traitement thermique utilisé pour durcir la surface des pièces en acier tout en conservant un noyau interne plus tendre et plus ductile. Grâce à cette combinaison de dureté extérieure et de souplesse intérieure, les pièces traitées résistent mieux à l'usure, aux chocs et aux risques de rupture. Cette technique est particulièrement importante dans la fabrication des engrenages, des axes, des arbres de transmission, des pignons et de nombreuses autres pièces mécaniques soumises à des frottements répétés ou à de fortes contraintes.
La forme la plus courante de cémentation consiste à enrichir en carbone la couche superficielle de l'acier. Pour cela, les pièces sont placées dans un four et chauffées à une température voisine de 900 °C pendant plusieurs heures. Elles sont maintenues en contact avec une substance riche en carbone, appelée cément, qui peut être solide, liquide ou gazeuse. Sous l'effet de la chaleur, les atomes de carbone diffusent progressivement dans la surface de l'acier, formant une couche externe plus riche en carbone que le coeur de la pièce.
| T ≈ 900°C |
Après cette phase d'enrichissement, les pièces sont refroidies brutalement, le plus souvent par immersion dans de l'eau froide ou dans une huile spéciale. Ce refroidissement rapide, appelé trempe, provoque le durcissement de la couche superficielle enrichie en carbone, tandis que la partie centrale demeure plus tendre et plus résistante aux chocs. On obtient ainsi une pièce qui possède à la fois une grande dureté de surface et une bonne ténacité interne.
Acier chauffé → diffusion du carbone → trempe
La cémentation est largement employée dans l'industrie mécanique, automobile et ferroviaire, car elle prolonge considérablement la durée de vie des composants métalliques. Elle permet notamment de réduire l'usure des dents d'engrenages, d'améliorer la résistance des roulements et d'augmenter la fiabilité des pièces soumises à des sollicitations répétées.