Débloquez des performances optimales : Votre guide des procédés de traitement thermique de précision

Le traitement thermique est un procédé de travail à chaud des métaux où les matériaux, à l'état solide, sont soumis à un chauffage, un maintien (trempage) et un refroidissement pour obtenir les microstructures et les propriétés souhaitées.

I. Procédés de traitement thermique

1. Normalisation : Un processus de traitement thermique dans lequel l'acier ou les pièces en acier sont chauffés à une température supérieure au point critique AC3 ou ACM, maintenus pendant un temps spécifique, puis refroidis à l'air pour obtenir une microstructure de type perlite.

2. Recuit : Procédé de traitement thermique pour les pièces en acier hypoeutectoïde. Elles sont chauffées à une température de 20 à 40 °C supérieure à AC3, maintenues à cette température pendant un certain temps, puis refroidies lentement (dans un four, du sable ou de la chaux) à une température inférieure à 500 °C, suivies d’un refroidissement à l’air.

3. Traitement thermique de mise en solution : Un alliage est chauffé dans une région monophasée à haute température et maintenu à cette température pour dissoudre complètement les phases en excès dans la solution solide, puis refroidi rapidement pour obtenir une solution solide sursaturée.

4. Vieillissement : Phénomène par lequel les propriétés d'un alliage changent au fil du temps après un traitement thermique de mise en solution ou une déformation plastique à froid, soit à température ambiante, soit légèrement au-dessus.

5. Traitement de mise en solution : Dissout complètement les différentes phases d'un alliage, renforce la solution solide, améliore la ténacité et la résistance à la corrosion, soulage les contraintes et adoucit le matériau pour un traitement ultérieur.

6. Traitement de vieillissement : Chauffage et maintien à une température où les phases de renforcement précipitent, provoquant un durcissement et une augmentation de la résistance.

7. Trempe : Un processus dans lequel l'acier est austénitisé puis refroidi à une vitesse appropriée, ce qui provoque la transformation de tout ou partie d'une section transversale de la pièce en structures instables comme la martensite.

8. Revenu : Un processus dans lequel une pièce trempée est chauffée à une température appropriée en dessous du point critique AC1, maintenue pendant un certain temps, puis refroidie par une méthode requise pour obtenir la structure et les propriétés souhaitées.

9. Carbonitruration de l'acier : Diffusion simultanée de carbone et d'azote dans la couche superficielle de l'acier. Ce procédé, communément appelé cyanuration, est largement utilisé, notamment la carbonitruration gazeuse à moyenne et basse température (nitruration douce gazeuse). La carbonitruration à moyenne température vise à accroître la dureté, la résistance à l'usure et à la fatigue. La carbonitruration à basse température, quant à elle, se concentre principalement sur l'amélioration de la résistance à l'usure et au grippage.

10. Trempe et revenu : Ce procédé consiste généralement en une trempe suivie d'un revenu à haute température. Il est largement utilisé pour les composants structuraux critiques tels que les bielles, les boulons, les engrenages et les arbres soumis à des charges alternées. Il permet d'obtenir une structure sorbite revenue présentant des propriétés mécaniques supérieures à celles de la sorbite normalisée de même dureté. La dureté se situe généralement entre HB200 et HB350, selon la température de revenu, la stabilité au revenu de l'acier et les dimensions de la pièce.

11.Brasage : Un procédé de traitement thermique dans lequel deux pièces sont assemblées en faisant fondre un métal d'apport (alliage de brasage).

II. Aperçu du processus :
Un traitement thermique comprend généralement trois étapes : le chauffage, le maintien (trempage) et le refroidissement, parfois seulement le chauffage et le refroidissement. Ces étapes sont interdépendantes et continues.

Le chauffage est une étape cruciale. Chauffées à l'air libre, les pièces s'oxydent et se décarburent souvent (perte de carbone en surface de l'acier), ce qui nuit aux propriétés de surface après traitement. C'est pourquoi le chauffage est généralement effectué sous atmosphère contrôlée/protectrice, dans un bain de sels fondus ou sous vide, ou encore à l'aide de revêtements/emballages protecteurs.

La température de chauffage est un paramètre clé, et son choix et son contrôle sont essentiels pour garantir la qualité. Elle varie selon le matériau et l'objectif du traitement, mais dépasse généralement les températures de transformation de phase pour obtenir des structures à haute température. De plus, la transformation nécessite du temps. Une fois la surface à la température cible atteinte, il est nécessaire de la maintenir à cette température pour égaliser les températures interne et externe et achever la transformation microstructurale ; c'est le temps de maintien. Avec les traitements thermiques à haute densité d'énergie ou les traitements de surface, le chauffage est extrêmement rapide, ce qui élimine souvent le maintien. Les traitements thermiques chimiques nécessitent généralement des temps de maintien plus longs.

Le refroidissement est une étape indispensable, les méthodes variant selon le procédé, le principal facteur étant la vitesse de refroidissement. Généralement, le recuit est le procédé le plus lent, la normalisation est plus rapide et la trempe est la plus rapide. Cependant, les exigences diffèrent selon le type d'acier ; par exemple, les aciers trempés à l'air peuvent atteindre leur dureté maximale à des vitesses de refroidissement similaires à celles de la normalisation.