Les 4 types de traitement thermique que subit l’acier

Dans notre dernier billet de blog, nous avons abordé les trois étapes du traitement thermique qui comprennent le chauffage du métal à une température donnée (l’étape de chauffage), son maintien à cette température pendant une durée spécifique (l’étape de trempage) et son refroidissement à température ambiante avec une méthode qui dépend du type de métal et des propriétés souhaitées (l’étape de refroidissement). Dans ce post, nous couvrirons les quatre types fondamentaux de traitement thermique que l’acier subit aujourd’hui : le recuit, la normalisation, la trempe et le revenu.

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Acier de traitement thermique : Recuit

Le but du recuit est de faire l’inverse du durcissement. Vous recuisez les métaux pour soulager les contraintes, ramollir le métal, augmenter la ductilité et améliorer leurs structures de grain.

Sans une étape de préchauffage appropriée, le soudage peut conduire à un métal avec des températures inégales, même des zones fondues à côté de zones qui sont à température ambiante. Dans ces circonstances, le soudage peut rendre le métal plus faible : à mesure que la soudure se refroidit, des contraintes internes se développent à côté de points durs et cassants. Le recuit est un moyen de résoudre des problèmes courants comme ceux-ci et de soulager les contraintes internes.

Cuisson de l’acier

Pour recuire les aciers et autres métaux ferreux afin de produire le plus haut niveau de ductilité, vous devez chauffer lentement le métal à la température appropriée, le tremper, puis le laisser refroidir lentement en l’enterrant dans une sorte de matériau isolant ou en éteignant simplement le four et en laissant à la fois le four et la pièce refroidir lentement ensemble.

La durée pendant laquelle vous laissez le métal tremper dépend à la fois de son type et de sa masse. S’il s’agit d’un acier à faible teneur en carbone, il faudra la température de recuit la plus élevée possible et, à mesure que la teneur en carbone augmente, sa température de recuit diminuera. Pour en savoir plus sur le recuit, vous pouvez consulter notre guide du recuit pour une explication plus longue.

Traitement thermique Acier : Normalisation

La normalisation a pour but d’éliminer toute contrainte interne résultant d’un traitement thermique, d’un usinage, d’un forgeage, d’un formage, d’un soudage ou d’une coulée. La défaillance du métal peut résulter d’une contrainte incontrôlée, c’est pourquoi la normalisation de l’acier avant toute trempe peut contribuer à la réussite des projets.

Quelle est la différence entre le recuit &la normalisation ?

La normalisation ne s’applique qu’aux métaux ferreux comme l’acier. Mais il y a une autre différence essentielle dans le processus de traitement thermique : lors de la normalisation, après que le métal a été chauffé à une température plus élevée, il est refroidi à l’air après avoir été retiré du four.

L’acier normalisé est plus résistant que l’acier recuit. Avec à la fois une résistance élevée et une ductilité élevée, il est plus résistant que l’acier recuit. Si la pièce métallique doit résister aux chocs ou avoir une ténacité maximale pour résister aux contraintes externes, il est généralement recommandé de la normaliser plutôt que de la recuire.

Les métaux normalisés étant refroidis à l’air, la masse du métal est un facteur déterminant de la vitesse de refroidissement et du niveau de dureté de la pièce qui en résulte. Pendant la normalisation, les pièces les plus fines se refroidissent plus rapidement dans l’air et deviennent plus dures que les pièces plus épaisses. Mais, avec le recuit et son refroidissement au four, la dureté des pièces épaisses et minces sera comparable.

Traitement thermique de l’acier : trempe

L’intention de la trempe n’est pas seulement de durcir l’acier, mais aussi de le rendre plus solide. Malheureusement, il n’y a pas que des avantages à la trempe. Si la trempe augmente effectivement la résistance, elle diminue aussi la ductilité, rendant le métal plus fragile. Après la trempe, vous pouvez avoir besoin de tremper le métal pour éliminer une partie de la fragilité.

Pour durcir la plupart des aciers, vous utiliseriez les deux premières étapes du traitement thermique (chaleur à température lente suivie d’un trempage d’une durée déterminée jusqu’à une température uniforme), la troisième étape est différente. Lorsque vous durcissez des métaux, vous les refroidissez rapidement en les plongeant dans l’eau, l’huile ou la saumure. La plupart des aciers nécessitent un refroidissement rapide, appelé trempe, pour être durcis, mais il y en a quelques-uns qui peuvent être refroidis à l’air avec succès.

A mesure que des alliages sont ajoutés à l’acier, la vitesse de refroidissement nécessaire pour le durcir diminue. Il y a un côté positif à cela : le taux de refroidissement plus lent diminue le risque de fissuration ou de déformation. La dureté de l’acier au carbone dépend de sa teneur en carbone : jusqu’à 0,80 % de carbone, la capacité de durcissement augmente avec la teneur en carbone. Au-delà de 0,80 %, vous pouvez augmenter la résistance à l’usure en raison de la formation de cémentite dure, mais vous ne pouvez pas augmenter la dureté.

Lorsque vous ajoutez des alliages à l’acier pour augmenter sa dureté, vous augmentez également la capacité du carbone à durcir et à se renforcer. Cela signifie que la teneur en carbone nécessaire pour produire le plus haut niveau de dureté est plus faible dans les aciers alliés par rapport aux aciers au carbone ordinaire. Par conséquent, les aciers alliés offrent généralement de meilleures performances que les aciers au carbone ordinaires. .

Lorsque l’acier au carbone est durci, il doit être refroidi à moins de 1000°F en moins d’une seconde. Mais, une fois que vous ajoutez des alliages à l’acier et que vous augmentez l’efficacité du carbone, vous augmentez cette limite de temps au-delà d’une seconde. Cela vous permet de choisir un milieu de trempe plus lent pour obtenir la dureté spécifiée.

Typiquement, les aciers au carbone sont trempés dans la saumure ou l’eau, tandis que les aciers alliés sont trempés dans l’huile. Malheureusement, la trempe est un processus qui produit une forte contrainte interne et, pour soulager l’acier, une option est de le tremper. Juste avant que la pièce ne devienne froide, vous la retirez du bain de trempe à une température de 200°F et vous la laissez refroidir à l’air. L’intervalle de température entre la température ambiante et 200°F est appelé « intervalle de fissuration », et vous ne voulez pas que l’acier dans le bain de trempe le traverse. Lisez la suite pour en savoir plus sur le revenu.

Traitement thermique de l’acier : Revenu

Après avoir durci un métal, que ce soit à la caisse ou à la flamme, et introduit des contraintes internes après le refroidissement rapide inhérent au processus, l’acier est souvent à la fois plus dur que nécessaire et trop cassant. La réponse peut être de tremper l’acier pour réduire cette fragilité et supprimer ou soulager les contraintes internes.

Lors de la trempe, vous :

• Chauffez l’acier à une température définie inférieure à sa température de durcissement
• Maintenez l’acier à cette température pendant une période déterminée
• Refroidissez l’acier, généralement à l’air immobile

Si cela vous semble familier, vous avez raison ! Le revenu comprend les mêmes trois étapes que le traitement thermique. La principale différence est la température du revenu et son effet sur la dureté, la résistance et, bien sûr, la ductilité.

Lorsque vous trempez une pièce en acier, vous réduisez la dureté qui a été causée par la trempe et vous développez certaines propriétés physiques. Le revenu suit toujours la trempe et, s’il réduit la fragilité, il ramollit aussi l’acier. Malheureusement, l’adoucissement de l’acier lors du revenu est inévitable. Mais, la quantité de dureté que vous perdrez peut être contrôlée sur la base de la température pendant le revenu.

Alors que les autres processus de traitement thermique de recuit, de normalisation et de trempe comprennent toujours des températures supérieures au point critique supérieur du métal, le revenu se fait toujours à des températures inférieures à celui-ci.

Lors du réchauffage d’un acier qui a été trempé, vous commencez le revenu à 212°F et continuez jusqu’à ce que vous approchiez du point critique inférieur. Pour sélectionner la dureté et la résistance que vous souhaitez, vous pouvez prérégler la température de revenu. Le minimum pour le revenu devrait être d’une heure si la pièce a moins d’un pouce d’épaisseur ; si elle a plus d’un pouce d’épaisseur, vous pouvez ajouter une autre heure pour chaque pouce d’épaisseur supplémentaire.

La vitesse de refroidissement du revenu n’a aucun effet sur la plupart des aciers. Après avoir retiré une pièce d’acier du four de revenu, vous la refroidissez généralement à l’air immobile, tout comme vous le feriez dans le processus de normalisation. Mais, comme pour tous les différents processus de traitement thermique, il existe quelques différences qui dépassent le cadre de ce billet de blog.

Si vous êtes intéressé par le revenu, sachez simplement que le revenu soulage les contraintes internes de la trempe, réduit la fragilité et la dureté, et peut réellement augmenter la résistance à la traction de l’acier trempé lorsqu’il est trempé jusqu’à une température de 450°F ; au-delà de 450°F, la résistance à la traction diminue.

Kloeckner travaille avec une gamme de partenaires d’acier de traitement thermique pour fournir à nos clients des pièces de qualité qui correspondent à leurs spécifications. Nous proposons des produits traités thermiquement clés en main à partir de notre stock national de plaques, de barres et de feuilles. Veuillez contacter Kloeckner Louisville ou appeler le (678) 259-8800 pour vos besoins en matière de traitement thermique.

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