La décarburation est le phénomène par lequel la teneur en carbone à la surface d'un tube en acier diminue lors d'un traitement thermique. Ce processus repose sur la réaction des atomes de carbone du tube avec l'atmosphère du four (hydrogène ou oxygène) à haute température, produisant ainsi du méthane ou du monoxyde de carbone.
La décarburation résulte de la diffusion mutuelle entre les atomes lors du traitement thermique. D'une part, l'oxygène diffuse à l'intérieur de l'acier ; d'autre part, le carbone présent dans l'acier diffuse vers l'extérieur. La couche décarburée ne peut se former que si la vitesse de décarburation est supérieure à la vitesse d'oxydation. Lorsque la vitesse d'oxydation est très élevée, aucun phénomène de décarburation notable ne se produit : le fer s'oxyde alors pour former une couche d'oxyde après la formation de la couche décarburée. Par conséquent, dans une atmosphère relativement peu oxydante, une couche décarburée plus épaisse peut se former.
La couche de décarburation d'un tube en acier comprend deux parties : la couche de décarburation complète et la couche de décarburation partielle (ou couche de transition). La couche de décarburation partielle correspond à la transition entre la couche de décarburation complète et la teneur en carbone normale de l'acier. En cas de décarburation légère, on observe parfois uniquement une couche de décarburation partielle, sans couche de décarburation complète.
La profondeur de la couche décarburée peut être déterminée par différentes méthodes en fonction des modifications de sa composition, de sa structure et de ses propriétés. En production, lors des traitements thermiques, la méthode métallographique est la plus courante pour déterminer l'épaisseur de la couche décarburée de l'acier.
Décarburation superficielle du traitement thermique des tubes en acier
Les contre-mesures visant à prévenir la décarburation sont principalement les suivantes :
1) Lors du chauffage de la pièce, réduire autant que possible la température de chauffage et le temps de séjour à haute température ; choisir raisonnablement la vitesse de chauffage pour raccourcir le temps de chauffage total ;
2) Contrôler l'atmosphère de chauffage appropriée pour la rendre neutre ou utiliser un chauffage au gaz protecteur ;
3) Lors du traitement à chaud sous pression, si la production est interrompue en raison de facteurs accidentels, la température du four doit être abaissée en attendant la reprise de la production. Si la durée de l'interruption est très longue, la billette doit être retirée du four ou refroidie avec celui-ci.
4) Lors d'une déformation à froid, réduire autant que possible le nombre et la température des recuits intermédiaires, ou privilégier un adoucissement et un revenu plutôt qu'un recuit à haute température. Lors des recuits intermédiaires ou de l'adoucissement et du revenu, le chauffage doit être effectué sous atmosphère protectrice.
5) Lors du chauffage à haute température, la surface de l'acier doit être protégée par des revêtements et des enduits pour éviter l'oxydation et la décarburation ;
6) Effectuer correctement le processus de traitement thermique et augmenter la surépaisseur d'usinage de la pièce afin que la couche décarburée puisse être complètement éliminée pendant l'usinage.
Date de publication : 30 octobre 2024