Clôture du projet OPTIGEAR

Dans le cadre de ce projet d’une durée d’un an, l’IRT M2P et ses partenaires ASCOMETAL et STELLANTIS se sont intéressés à l’optimisation des gammes de renforcement de surface en vue d’améliorer les propriétés mécaniques des pignons de boîtes de vitesse en acier 27MnCr5 et 23MnCrMo5.

L’objectif ? Développer des gammes de renforcement de surface originaux en combinant grenaillage et traitement thermochimique afin d’augmenter la tenue en fatigue, la résistance en flexion et la tenue au choc pour des pièces de transmission, telles que des pignons de boites de vitesse.

OPTIGEAR s’inscrivait dans la continuité du projet TTA (Traitements Thermochimiques Avancés) destiné à modéliser les traitements thermochimiques des aciers en modélisant et simulant l'enrichissement des couches superficielles, la création de nouvelles phases métallurgiques et les contraintes résiduelles.

Différentes études ont été menées en ce sens :  
 

• L’analyse des interactions entre les traitements thermochimiques, thermiques et le grenaillage
  Les essais réalisés ont mis en évidence que le grenaillage des pièces carbonitrurées provoque une augmentation de la dureté en surface, une transformation de l’austénite résiduelle et engendre des contraintes résiduelles de compression qui dépendent du taux d’austénite résiduelle après carbonitruration. La campagne des essais a également montré que le grenaillage améliore les propriétés mécaniques des pièces carbonitrurées si une étape de revenu est réalisée après traitement thermochimique
  
   
• Effet du traitement de revenu
  Ce traitement thermique à basse température (150 à 650 ºC) est destiné à diminuer les contraintes et la fragilisation provoquées par la trempe et obtenir les propriétés mécaniques requises. Les résultats obtenus ont mis en évidence une augmentation plus importante de la dureté en surface et le fait que le comportement mécanique des pièces carbonitrurées avec 0,3% d’azote en surface peut être amélioré avec un traitement de revenu intervenant entre le traitement thermochimique et le grenaillage.
  
   
• La compréhension du rôle de l’azote sur les propriétés mécaniques et la microstructure
  L’acier 27MnCr5 a été soumis à des enrichissements à différentes teneurs en azote et carbone lors de traitements de carbonitruration basse pression. Les résultats ont confirmé l’effet de l’azote sur les propriétés mécaniques. Les performances des aciers carbonitrurés à haute teneur en azote (> 0,3%N) se sont vues améliorées. Un revenu à température intermédiaire (160°C) a permis d’améliorer la résistance mécanique grâce à la précipitation des nitrures Fe16N2 nanométriques. Une nouvelle gamme de carbonitruration basse pression a été mise au point pour obtenir un enrichissement en azote plus important conduisant à des valeurs de fractions massiques en azote superficielles de l’ordre de 0,5 %.

Le projet OptiGear a permis d’acquérir une meilleure compréhension de l’influence des paramètres procédés sur l’enrichissement et l’influence de la chimie lors des traitements thermochimiques, ce qui conduit à une meilleure maitrise du procédé. Grâce à ces résultats, l’IRT M2P est en mesure de développer des gammes de carbonitruration visant des profils de composition en azote et carbone spécifiques et ainsi prédire le profil de dureté et d’austénite résiduelle.