Quels sont les 4 types de procédés de traitement thermique ?
La transformation de l'acier nécessite souvent un traitement thermique, notamment un recuit, une normalisation, une trempe et un revenu. Toutefois, les matériaux en carbure ne nécessitent généralement pas de traitement thermique et peuvent n'avoir besoin que de traitements de détente. Qu'est-ce que le traitement thermique [...]
La transformation de l'acier nécessite souvent un traitement thermique, notamment un recuit, une normalisation, une trempe et un revenu. Toutefois, les matériaux en carbure ne nécessitent généralement pas de traitement thermique et peuvent n'avoir besoin que de traitements de détente.
Qu'est-ce que le traitement thermique et à quoi sert-il ?
Le traitement thermique est un processus qui consiste à chauffer, à maintenir à une température spécifique et à refroidir des métaux ou des alliages solides de manière contrôlée afin d'obtenir la structure et les propriétés souhaitées. Les principaux objectifs du traitement thermique sont les suivants :
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- Pour augmenter la dureté, la résistance et la ténacité.
- Améliorer la résistance à l'usure et à la corrosion de la surface.
- Améliorer l'aptitude au traitement pendant l'usinage.
- Pour éliminer les tensions internes générées pendant le traitement.
Tableau de comparaison des procédés de traitement thermique : Recuit, normalisation, trempe, revenu
| Comparaison | Recuit | Normalisation | Trempe | Trempe |
|---|---|---|---|---|
| Méthode de traitement thermique | Chauffer à une température supérieure à la température de transformation de phase, maintenir, puis refroidir lentement à l'aide du four. | Chauffer à une température supérieure à la température de transformation de phase, maintenir, puis refroidir naturellement à l'air. | Chauffer à une température supérieure à la température de transformation de la phase, maintenir, puis refroidir rapidement dans de l'eau, de l'huile ou un autre milieu. | Réchauffer l'acier trempé à une température inférieure à la température de transformation de phase, maintenir la température, puis refroidir lentement (à l'air ou au four). |
| Types de matériaux à traiter | Acier à faible/moyen carbone, acier allié ; pièces moulées, pièces forgées, pièces soudées ; pièces nécessitant une meilleure usinabilité ou un allègement des contraintes | Acier à moyenne/haute teneur en carbone, acier allié ; pièces forgées, moulées, soudées ; pièces de forme simple exigeant une résistance et une ténacité moyennes | Acier à moyenne/haute teneur en carbone, acier de construction allié, acier à outils ; outils de coupe, matrices, arbres, engrenages nécessitant une résistance et une dureté élevées | Pièces en acier trempé ; pièces nécessitant un ajustement de la dureté et une réduction des contraintes de trempe (outils, roulements, composants mécaniques) |
| Comparaison des températures | Large gamme de températures (Ac1~Ac3 ci-dessus), température globale modérément basse (par exemple, acier au carbone ~700-900°C) | Température légèrement supérieure à celle du recuit (Ac3/Accm ci-dessus), température globale modérée (par exemple, acier au carbone ~850-950°C). | Température proche de la normalisation (Ac3/Ac1 ci-dessus), température globale modérée-élevée (par exemple, acier au carbone ~800-950°C) | Température plus basse (inférieure à Ac1, par exemple, acier au carbone ~150-650°C) ; classée en trempe à basse, moyenne et haute température en fonction de l'objectif poursuivi. |
| Scénarios d'application | 1. Post-traitement des pièces coulées, des pièces forgées et des soudures, élimination des contraintes de traitement 2. Améliorer la plasticité du matériau pour faciliter l'usinage 3. Affiner la structure du grain en vue d'un traitement thermique ultérieur |
1. Pièces mécaniques nécessitant un équilibre entre résistance et ténacité (engrenages, arbres) 2. Remplacer le recuit pour simplifier le processus et raccourcir le cycle de production 3. Améliorer l'usinabilité de l'acier à faible teneur en carbone |
1. Pièces nécessitant une dureté et une résistance à l'usure élevées (outils de coupe, matrices, billes de roulement) 2. Composants critiques supportant des charges d'impact dans les structures mécaniques |
1. Post-traitement de toutes les pièces en acier trempé 2. Outils de coupe, calibres : trempe à basse température 3. Ressorts : trempe à température moyenne 4. Arbres, bielles et autres pièces structurelles : trempe + revenu à haute température |
| Objectif | 1. Réduire la dureté, assouplir le matériau pour faciliter l'usinage 2. Éliminer les tensions internes 3. Organisation et composition uniformes 4. Affiner la structure du grain en vue d'un traitement thermique ultérieur |
1. Affiner la structure du grain, améliorer l'uniformité de l'organisation 2. Augmentation de la résistance et de la ténacité des matériaux (supérieure au recuit) 3. Élimination de la cémentite en réseau dans l'acier hypereutectoïde 4. Simplifier le processus, raccourcir le cycle de production |
1. Augmentation significative de la dureté et de la résistance 2. Obtenir une résistance élevée à l'usure 3. Obtenir une structure martensitique |
1. Élimination des contraintes de trempe, réduction de la fragilité, amélioration de la stabilité des pièces 2. Ajuster les propriétés mécaniques telles que la dureté, la résistance, la ténacité 3. Stabiliser les dimensions des pièces, éviter les déformations |
| Analyse coûts-avantages | Avantages : Procédé simple, peu d'équipement nécessaire (four à résistance ordinaire), faible coût. Inconvénients : Refroidissement lent, cycle de production long, faible efficacité |
Avantages : Méthode de refroidissement simple (refroidissement à l'air), aucun équipement de refroidissement spécial n'est nécessaire, efficacité supérieure à celle du recuit, coût modéré. Inconvénients : Certaines limitations sur la forme des pièces (les pièces complexes sont susceptibles de se déformer avec le refroidissement à l'air). |
- Coûts de l'équipement et du produit : Nécessite un milieu de trempe (eau, huile, etc.) et l'équipement correspondant. - Risque de rebut : risque élevé de déformation et de fissuration, nécessité d'un contrôle strict, risque d'augmentation du coût de la correction ou du rebut. - Une forte valeur ajoutée : Une étape clé pour obtenir des matériaux de haute performance |
- Coût nécessaire : Étape essentielle après la trempe, ne peut être omise - Contrôle précis : Le contrôle de la température doit être précis pour assurer la stabilité des performances |
Qu'est-ce que la trempe et quelles sont les règles à respecter pendant la trempe ?
La trempe est un processus de traitement thermique dans lequel une pièce d'acier est chauffée à une température supérieure au point Ac3 ou Ac, maintenue à cette température pendant un certain temps, puis refroidie rapidement pour obtenir des structures martensitiques et/ou bainitiques, améliorant ainsi la résistance et la dureté de la pièce d'acier. Les règles suivantes doivent être respectées pendant la trempe :
Four industriel
- La température de trempe doit être maintenue. Si la température n'est pas atteinte, le composant doit être chauffé davantage et maintenu pendant un certain temps avant d'être placé dans le milieu de refroidissement approprié.
- Il est préférable de tremper à des températures plus basses, car cela permet d'obtenir une dureté et une ténacité plus élevées, à condition que la dureté souhaitée soit atteinte.
- Les pièces en acier au carbone de grande taille sont trempées dans l'eau, tandis que les pièces plus petites sont trempées dans l'huile. Lorsque la température est comprise entre 550 et 600°C, la trempe à l'eau est utilisée, et lorsque la température est comprise entre 200 et 300°C, la trempe à l'huile est utilisée.
- Pièces en carbure de tungstène sont refroidis dans l'eau, tandis que les outils fins et délicats sont refroidis dans l'huile.
- Les pièces d'acier longues et minces, telles que les lames de scie, doivent de préférence être fixées sur une plaque de fer pendant la trempe afin de minimiser la déformation.
Qu'est-ce que la trempe ? Quels sont les différents types de trempe et quels sont leurs objectifs ?
Chauffage au four en carbure de tungstène pour soulager les tensions
Qu'est-ce que la trempe ? Quels sont les différents types de trempe et quels sont leurs objectifs ?
Bien que la trempe puisse augmenter la dureté et la résistance des composants en acier, elle introduit également des contraintes internes qui peuvent rendre l'acier cassant. C'est pourquoi il est nécessaire de procéder à un revenu après la trempe. Le revenu consiste à réchauffer le composant en acier trempé à une température inférieure au point Ac, à le maintenir à cette température pendant un certain temps, puis à le refroidir à température ambiante. Ce processus de traitement thermique vise à soulager les contraintes internes et à améliorer la ténacité. Le revenu est généralement classé dans les trois types suivants en fonction de la température de chauffage :
- Trempe à basse température : La température de chauffage est comprise entre 150 et 250 °C. L'objectif est de réduire partiellement les contraintes internes et d'augmenter la ténacité de la pièce d'acier.
- Trempe à moyenne température : La température de chauffage est comprise entre 350 et 450 °C. L'objectif est de réduire davantage les contraintes internes et d'améliorer la ténacité du composant en acier.
- Trempe à haute température : La température de chauffage est comprise entre 500 et 680°C. L'objectif est d'éliminer complètement les contraintes internes et de conférer au composant en acier une dureté, une ténacité et une résistance à l'usure élevées.
mesure de la dureté
Qu'est-ce que le recuit ? Quel est son objectif ?
Le recuit est un processus de traitement thermique au cours duquel un métal ou un alliage est chauffé à une température appropriée, maintenu à cette température pendant un certain temps, puis lentement refroidi (généralement dans un four). Le recuit a pour but de réduire la dureté, d'améliorer l'usinabilité, d'accroître la ductilité et d'améliorer les propriétés mécaniques. En outre, le recuit peut éliminer les contraintes internes, les microstructures irrégulières et le grossissement des grains dans les pièces moulées et forgées.
Qu'est-ce que la normalisation ? Quel est son objectif ?
La normalisation est un processus de traitement thermique au cours duquel l'acier ou les composants en acier sont chauffés au-dessus de la température Ac3, puis refroidis à l'air libre. La normalisation diffère du recuit en termes de vitesse de refroidissement ; la normalisation implique un refroidissement plus rapide, et la température de chauffage est parfois plus élevée que celle du recuit. Le but de la normalisation est d'affiner la structure, d'augmenter la résistance et la ténacité des composants en acier de construction à faible et moyen carbone, de réduire les contraintes internes et d'améliorer l'usinabilité.
