La cémentation est un traitement thermochimique qui enrichit en carbone la couche superficielle d’un acier pauvre en carbone. La pièce est portée à haute température, généralement autour de 900 °C, dans un milieu carburant, le plus souvent gazeux, parfois sous basse pression. Le carbone diffuse de la surface vers l’intérieur. La pièce est ensuite trempée puis revenue : la peau, riche en carbone, durcit fortement, tandis que le cœur, resté pauvre en carbone, garde sa ténacité. On cumule ainsi une surface résistante à l’usure et une pièce capable d’encaisser les chocs.
La profondeur durcie se règle par la durée et la température du traitement, de quelques dixièmes de millimètre à plus d’un millimètre. Elle se définit par convention, comme la profondeur où la dureté passe sous un seuil donné, ce que décrit l’ISO 2639. On choisit pour cela des aciers dits de cémentation, comme le 16MnCr5 ou le 18CrNiMo7-6.
La cémentation sert aux engrenages, pignons, arbres, axes, galets, pistes de roulement : tout organe soumis à la fois au frottement et à de fortes charges. Comme elle est suivie d’une trempe, elle déforme les pièces, d’où une surépaisseur à prévoir et souvent une rectification finale. Les zones qui doivent rester tendres, comme les filetages, se protègent par un masquage ou voient leur couche carburée enlevée par usinage avant la trempe. Sur une pièce déjà dure, la nitruration est une alternative moins déformante.
Dans une demande de devis
Précisez la nuance d’acier, la profondeur de cémentation visée avec sa méthode de définition, la dureté de surface et, si besoin, la dureté à cœur, ainsi que les zones à garder tendres. Indiquez la surépaisseur laissée pour la finition ou la déformation admise, et les contrôles attendus : dureté, coupe, certificat de traitement. Pour des organes de transmission, l’atelier de mécanique et assemblage qui montera les pièces peut préciser les exigences fonctionnelles ; le guide sur les matériaux pour pièces usinées situe ces aciers.