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Qu'est-ce qu'un traitement thermique ?
Le traitement thermique consiste à soumettre un matériau (ou une pièce) à un ou des cycles thermiques, ce qui cause le changement de ses caractéristiques mécaniques.
En pratique, les traitements thermiques sont destinés à modifier une ou plusieurs caractéristiques d'un matériau ou à lui restituer une caractéristique d’origine qui avait été modifiée.
Ces changements de caractéristiques sont liés aux changements de structure de la matière (structure cristalline et structure micrographique). Les changements sont obtenus par apport d’énergie calorifique au cours d’un cycle thermique : chauffage, maintien en température, retour à l’ambiante.
Le traitement thermique est une méthode utilisée pour modifier les propriétés d'un matériau pour l'adapter à sa fonction souhaitée.
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La trempe des aciers
Le but de la trempe des aciers est d'augmenter la dureté de l'acier (et par suite les autres propretés comme la résistance maximale, ou élastique ou la résilience vont changer)
Principe : elle consiste à chauffer un acier au-dessus de la température d'austénitisation (Ta + 50)°C (sans passer au domaine liquide) puis un maintien jusqu'à l'homogénéisation de la température et de la structure interne de la pièce (microstructure et structure cristalline). En suite un refroidissement rapide dans un fluide (eau, huile, air ...)
Paramètres et conditions de la trempe
La trempe est conditionnée essentiellement par la vitesse de refroidissement. Cette vitesse dépend du milieu dans lequel on fait la trempe.
Exemples de milieux de refroidissement, on trouve l'eau, l'huile ou l'air sous différents états dynamiques (non agités, agités ou très agités) ces agitations sont identifiées par des indices de sévérité.
Les conditions de trempes sont déduites par l'essai Jominy (pour le choix du matériau adéquat) et par les courbes TRC (Transformation en Refroidissement Continu) pour les vitesses de refroidissement.
Influence de la trompe sur quelques propriétés des aciers :
Dureté : augmente
Résistance élastique : augmente
Résistance maximale : augmente
Résilience : diminue
Soudabilité : diminue
Le revenu
Pourquoi fait-on le revenu des aciers ?
Diminuer l'effet de la trempe et surtout la fragilité et ajuster les caractéristiques aux valeurs souhaitées pour l'application.
Comment faire le revenu des pièces traitées ?
Cela consiste à chauffer la pièce en acier à une température qui ne dépasse pas la température d'austénitisation, faire un maintien à une température adéquate, puis un refroidissement lent (dans un bain).
Bains utilisés pour le revenu
KNO3 | 450-625° |
KNO3+NaNO2 (50 %) | 175-500° |
Huile de colza | Jusqu'à 800° |
Cylindrine | Jusqu'à 300° |
Pb | 327-850° |
Paramètres du revenu
Le paramètre essentiel du revenu est la température de maintien. Cette température influe sur les propriétés de la pièce à obtenir. Elle varie généralement entre 150 et 650 °C.
Influence de la trempe sur quelques propriétés des aciers
Dureté : diminue
Résistance élastique : diminue
Résistance maximale : diminue
Résilience : augmente
Soudabilité : augmente
Le recuit des aciers
Quel est le but du recuit des aciers ?
C'est un traitement fait pour contre-agir sur les effets des processus de fabrication qui a causé un changement de ses propriétés (ou causé des hétérogénéités) comme le moulage, le soudage, écrouissage, trempe… Il fait relaxer les contraintes internes dans le métal.
Quel est le principe du recuit ?
Cela consiste à chauffer la pièce en acier à une température qui peut dépasser la température d'austénitisation (entre 800°C et 1 100°C), un maintien, puis un refroidissement lent.
Quels sont les paramètres du recuit ?
Le paramètre essentiel du recuit est la température de maintien. Cette température influe sur les propriétés de la pièce à obtenir. Elle est choisie selon le résultat à atteindre et selon l'état métallurgique préalable de l'acier.
Comment agit le recuit sur les caractéristiques mécaniques ?
- Dureté : diminue
- Résistance élastique : diminue
- Résistance maximale : diminue
- Résilience : augmente
- microstructure : augmentation de la taille des grains
- Soudabilité : augmente
Exemple : Effets de la trempe sur un acier C55 (XC55)
Caract. méca. | Avant trempe | Après trempe |
Rm N/mm2 | 600 à 800 | 1 500 à 2200 |
Re N/mm2 | 400 à 550 | 1 300 à 2000 |
HV | 200 à 250 | 550 mini |
A% | 10 à 20 | 1 à 5 |
KJ cm-2 | 30 à 50 | 1 à 1 |
Couleurs de recuit
Couleur | Température °C |
Brun foncé | 520-580° |
Rouge Brun | 580-650° |
Rouge foncé | 650-750° |
Rouge cerise fonc | 750-780° |
Rouge cerise | 780-800° |
Rouge cerise clair | 800-830° |
Rouge clair | 830-880° |
Rouge jaunâtre | 880-1050° |
Jaune foncé | 1050-1150° |
Jaune clair | 1150-1250° |
Blanc | 1250-1350 |
La trempe superficielle
Ce traitement permet d’obtenir une grande dureté superficielle sans modifier les caractéristiques internes de la pièce.
La surface de la pièce est chauffée par induction ou au chalumeau.
Cycles de traitements thermiques
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