Boruration sans électrolyse des aciers dans des sels fondus et caractérisation des couches borurées obtenues

Abstract

Nous avons étudié la boruration des aciers XC38 et 35CD4 dans des sels fondus composés de borax additionné d'un des trois agents réducteurs suivants: B4C, Al ou SiC. Des traitements de 2 à 6 heures à des températures comprises entre 800 et 1050°C ont donné lieu à des couches borurées monophasées (SiC) ou biphasées (B4C, Al) ayant des épaisseurs de 15 à 250 μm. La croissance des couches borurées obtenues n'obéit pas à une loi parabolique du temps de boruration. De plus, la teneur en carbone de ces couches est assez élevée (0,30 %) par masse, ce qui est contraire aux résultats publiés dans la littérature. La dureté des couches borurées est indépendante du bain de boruration utilisé. Les valeurs obtenues dans l'acier XC38 sont de 2100 HV pour FeB et 1800 HV pour Fe2B. Des valeurs plus basses d'environ 200 HV ont été obtenues dans l'acier 35CD4. Des mesures de ténacité par la méthode d'indentation ont permis de déterminer les facteurs d'intensité des contraites critiques des couches borurées: FeB : K1c = 2,7 MPa M1/2 dans la direction parallèle à la surface borurée. FeB : K1c = 3,2 MPa m1/2 dans la direction parallèle à la surface borurée. K1c = 6,0 à 7,2 MPa m1/2 dans la direction perpendiculaire à la surface borurée. Ces mesures confirmrnt quantitativement que FeB est plus fragile que Fe2B. Les différentes couches borurées ont été classées en fonction de leur performance dans les essais d'usure et de rayure. La couche borurée monophasée élaborée dans le bain borax-SiC a la meilleure tenue à l'usure et à la rayure. Par contre, les couches borurées monophasées obtenues par transformation de couches biphasées suite à un recuit à 720°C exhibent des performances médiocres.