Influence du potentiel d'azote et du débit volumique total de gaz NH3-N2-H2 sur la morphologie, la germination et la croissance de la couche de combinaison γ'-Fe4N.

Abstract

Ce travail a pour objectif d’étudier les influences du potentiel d’azote et du débit volumique total de gaz NH₃-N₂-H₂ sur la morphologie, la germination et la croissance de la couche de combinaison γ’-Fe₄N. Différents essais de nitruration ont été réalisés à la température de 570 °C pendant 4 heures avec un potentiel azoté variable de 0.23, 0.43 et 0.88 atm⁻¹/² et un débit volumique total variant de 0.05 à 1 L.min⁻¹.

Les résultats des mesures micrographiques de l’épaisseur de la couche γ’, des observations microscopiques des différentes structures et enfin des analyses radio-cristallographiques ont permis de montrer que les conditions hydrodynamiques en termes de débit volumique total et les conditions thermodynamiques en termes de pressions partielles des gaz NH₃, N₂ et H₂ ont une influence significative sur la cinétique de diffusion de l’azote à l’interface gaz/solide ainsi que sur la morphologie et l’épaisseur de la couche de combinaison formée à la surface du fer pur nitruré.

On montre en particulier qu’un potentiel d’azote de 0.88 atm⁻¹/² et un débit volumique total variant de 0.4 à 0.6 L.min⁻¹ permettent de donner les meilleurs résultats : réalisation de couches de combinaison régulières (sans ondulation) à l’interface γ’/α.