Carbonitruration

La carbonitruration est un traitement de diffusion, à base de carbone, effectué à une température comprise entre 800 et 850 °C . Comme pour la cémentation, il y a un apport de carbone en surface mais en plus, il y a une introduction d'azote dans le four ou dans un bain (l'azote étant fortement gammagène^[Quoi ?], il augmente le coefficient de diffusion du carbone dans l’austénite, ce qui permet des températures de carbonitruration plus basses que celles utilisées en cémentation par le carbone seul, ce qui est un avantage).

La cémentation consiste à enrichir en carbone la zone superficielle de pièces en acier à bas carbone, puis à les tremper de manière à obtenir une couche martensitique dure, résistant à l'usure et un cœur tendre et ductile, susceptible d'absorber des chocs. Ce traitement s'applique à des aciers qui contiennent des éléments d'alliage destinés à améliorer la trempabilité et à conférer à la pièce une certaine résistance à cœur.

Lorsqu'on désire obtenir un résultat analogue avec des aciers qui se prêtent moins bien à la trempe, tels que des aciers de décolletage, on procède à un traitement de carbonitruration. Dans ce cas, on ajoute à l'atmosphère de cémentation une quantité d'ammoniac généralement inférieure à 5 % du volume. À la température de traitement, l'ammoniac se décompose en azote et en hydrogène. Une partie de l'azote pénètre dans le réseau cristallin de l'acier en provoquant entre autres une augmentation importante de la trempabilité. Les pièces carbonitrurées peuvent donc ensuite être trempées.

Un inconvénient non négligeable est que, si l’azote augmente la trempabilité de l’acier, il abaisse fortement le point Ms (« Martensite start ») et augmente donc le volume d’austénite résiduelle qui peut être, par suite, très élevé…, et cette austénite n'est guère favorable, aux caractéristiques mécaniques, à la tenue en fatigue et à la stabilité dimensionnelle des pièces.