Les dentures d’engrenage, généralement réalisées en acier, font souvent l’objet d’un renforcement de surface à l’aide de traitements thermochimiques tels que la cémentation, la carbonitruration ou la nitruration. Ces traitements engendrent des modifications microstructurales responsables d’un durcissement superficiel et de l’apparition de contraintes résiduelles de compression. Ces modifications permettent d’augmenter localement les performances du matériau vis-à-vis des chargements cycliques induits d’une part par le contact entre les dents et d’autre part par leur mise en flexion. Dans les deux cas, les chargements mécaniques sont concentrés en peau, le matériau à cœur ne subissant que de très faibles sollicitations. La durée de vie des dentures est donc essentiellement liée aux propriétés des couches superficielles modifiées par traitements thermochimiques et aux contraintes résiduelles introduites. Bien que les effets des traitements thermochimiques sur les propriétés en fatigue aient été largement étudiés à l’échelle de la « structure », peu de travaux ont concerné l’identification expérimentale du lien entre les caractéristiques locales des couches et leur tenue en fatigue. Le gradient de propriété induit par les traitements thermochimiques nécessite de procéder à une exploration fine des performances de ces couches à l’aide de l’application de chargements mécaniques agissant différemment en profondeur. Les travaux de thèse proposés ont donc pour objectif de déterminer expérimentalement la sensibilité au gradient de chargement de la limite d’endurance de différents couples aciers/traitements thermochimiques. Il s’agit également de mettre en place une méthodologie de dimensionnement en fatigue à même de rendre compte du couple matériau/procédé (caractérisé par le mécanisme de durcissement et par le gradient de microstructure) et des paramètres caractéristiques du chargement (gradient de contrainte appliqué et du rapport de charge).
