Les traitements thermiques sont effectués afin de modifier les propriétés, la composition chimique et l'aspect physique de la nuance d'acier. Cependant, le choix de la température de chauffage dépend de nombreux facteurs, tels que la nuance d'acier et l'application visée. Lorsqu'il est réalisé par un professionnel, le traitement thermique est un processus hautement contrôlé qui offre de nombreux avantages. Il permet notamment d'améliorer la dureté, la durabilité ainsi que la résistance à la corrosion et aux températures de l'acier. Il existe d'innombrables méthodes et techniques pour chauffer l'acier ; en résumé, le processus consiste à chauffer le métal, à le maintenir à cette température, puis à le refroidir jusqu'à ce qu'il atteigne l'état souhaité. Pourquoi faut-il soumettre l'acier à un traitement thermique ? Le traitement thermique de votre produit en acier présente de nombreux avantages lorsqu'il est réalisé correctement. Le principal avantage réside dans le fait que vous pouvez modifier la composition de l'acier, en augmentant ou en diminuant la proportion d'un élément particulier. C'est toujours l'application finale qui détermine le procédé de traitement thermique utilisé. Par exemple, dans des secteurs tels que l'automobile, où les métaux doivent présenter une grande résistance à la corrosion, il peut être nécessaire de les soumettre à plusieurs traitements thermiques différents pour obtenir l'état souhaité. D'autres secteurs exigent une résistance accrue à l'usure, une meilleure résistance à la fragilité et une compatibilité avec d'autres matériaux grâce à l'intégration de composants électriques et magnétiques. De manière générale, le traitement thermique sert à modifier et à renforcer la structure du métal. Le processus des traitements thermiques Vous pouvez simplifier la description des traitements thermiques en utilisant des termes simples. Tout d'abord, l'acier est chauffé, maintenu à une température précise, puis refroidi. Vu sous cet angle, les traitements thermiques semblent simples. Cependant, ce processus s'accompagne de transformations chimiques complexes qui affectent le métal et ses propriétés. La qualité du produit sidérurgique dépend d'une série de facteurs, notamment la durée des phases de chauffage et de maintien en température, ainsi que la vitesse de refroidissement. Par ailleurs, le refroidissement, que nous aborderons dans un instant, peut être effectué à l'aide de différents milieux (agents de trempe) tels que l'huile, l'air et l'eau. Étape 1 – Chauffage de l'acier La première étape du processus est celle du chauffage. Au cours de cette étape, l'acier doit être chauffé à la température recommandée par le fabricant. Il est essentiel de chauffer l'objet de manière uniforme afin d'atteindre cette température de façon homogène et à un rythme lent. Selon la taille de l'objet à chauffer, il peut être nécessaire d'utiliser un four. Si, lors du chauffage de la pièce, vous ne maintenez pas une chaleur homogène sur toute sa surface, vous risquez de provoquer une déformation ou des fissures dans l'acier. D'autres facteurs, tels que la conductivité thermique du métal, détermineront l'intensité et la vitesse de chauffage. Enfin, l'état de la pièce jouera un rôle important, car les pièces qui n'ont jamais été chauffées auparavant doivent être chauffées plus lentement que celles qui l'ont déjà été. Étape 2 – Maintien de l'acier L'étape suivante du traitement thermique de l'acier consiste à maintenir l'acier à la bonne température pendant un certain temps. Une fois que l'acier a été chauffé de manière homogène, vous devez le maintenir à cette température pendant la durée recommandée par le fabricant. La durée pendant laquelle vous devez maintenir l'acier en place varie en fonction de la taille de celui-ci et de la nuance d'acier à outils que vous traitez. Lors du maintien en température, il convient de suivre le principe selon lequel ce processus doit se dérouler en deux étapes. Commencez par maintenir la pièce à une température constante, légèrement inférieure à la température souhaitée. Cette étape, également appelée « préchauffage », vous permettra ensuite d’élever la température jusqu’à la température finale souhaitée sans risque de fissuration ni de déformation. Étape 3 – Refroidissement de l'acier Une fois que l'acier a été maintenu à la température souhaitée pendant la durée requise, la dernière étape du processus consiste à le ramener à température ambiante. Cette étape, appelée « refroidissement », peut être réalisée de nombreuses façons différentes. Par exemple, l'huile, l'eau, l'air, la saumure et le gaz permettent tous de faire baisser la température. Chacun de ces milieux aura un impact différent sur la structure chimique et la dureté obtenue. Le processus de refroidissement est souvent appelé « trempe de l'acier ». Cependant, la trempe reste le même processus qui consiste à refroidir la pièce à l'aide de l'un des milieux mentionnés ci-dessus. En savoir plus : qu'est-ce que la trempe ? D'autres méthodes sont utilisées pour le traitement thermique de l'acier. Cependant, la technique appropriée dépendra de l'ensemble des facteurs mentionnés tout au long de cet article. Parmi les différentes méthodes utilisées, on peut citer le recuit, la normalisation, le revenu, la trempe, le vieillissement et le détensionnement. Recuit et trempe de l'acier Le recuit et le revenu sont deux procédés utilisés pour traiter l'acier. Bien qu'ils soient similaires, le résultat obtenu sur l'acier traité sera différent. Le recuit consiste à chauffer l'acier à une température spécifique, puis à le refroidir progressivement et de manière contrôlée. L'objectif principal du recuit est de redonner de la ductilité au métal, afin de pouvoir l'utiliser efficacement pour des travaux à froid. Le processus de refroidissement consiste à recuire l'acier à un rythme lent. C'est pourquoi, si vous effectuez le chauffage dans un four, il suffit d'éteindre le four et de laisser la pièce revenir naturellement à température ambiante. La différence entre le recuit et le revenu réside dans le fait que le recuit vise à accroître la ductilité, tandis que le revenu a pour but d'améliorer la ténacité et d'éliminer l'excès de dureté de la pièce finie. De plus, le revenu de l'acier s'effectue une fois que l'acier traité thermiquement a été refroidi et est redevenu solide. Une fois que l'acier a été recuit et se trouve à l'état non trempé, il est généralement trop cassant pour être utilisé tel quel. C'est pourquoi la trempe permet d'éliminer l'excès de dureté. Lors du revenu, vous devez porter la température de votre pièce en acier jusqu'à un niveau situé juste en dessous du point critique inférieur. La température maximale à laquelle vous pouvez porter l'acier dépend de l'application. Normalisation La normalisation consiste à porter la température de l'acier à 40 °C au-dessus de la température de trempe, puis à le refroidir à l'air libre. La température atteinte sera supérieure à celle du recuit, ce qui favorise l'obtention d'une taille de grain uniforme sur l'ensemble de la pièce lors du refroidissement. La normalisation vise à lutter contre les contraintes induites par la coulée, le forgeage et le laminage, qui affectent l'acier. Si vous utilisez le produit fini dans une application soumise à des chocs extrêmes, il est recommandé de procéder à un traitement thermique de normalisation. Soulagement du stress Le détensionnement est souvent utilisé comme technique de traitement thermique lorsque le produit doit présenter une contrainte interne réduite. Il convient d'élever la température jusqu'à un niveau inférieur à la température critique, puis de la refroidir de manière uniforme. En règle générale, le détensionnement n'est effectué que sur les produits ayant subi des contraintes dues au processus de soudage, tels que les cuves de chaudières et les récipients sous pression. Traitement thermique de l'acier Il est courant de recourir à plusieurs techniques de traitement thermique pour modifier les propriétés de l'acier. Ainsi, dans des secteurs tels que l'automobile et l'aérospatiale, l'acier peut être soumis à cinq techniques différentes, voire plus, parmi celles mentionnées ci-dessus. Pour résumer ce dont nous avons parlé tout au long de cet article. Tout d'abord, tout acier doit subir un traitement thermique pour pouvoir être utilisé dans un contexte industriel. Enfin, les techniques de traitement comprennent toujours le recuit, la trempe et le revenu. Pour en savoir plus sur notre gamme de services et découvrir comment Sheffield Gauge Plate pourrait vous aider dans votre prochain projet, n'hésitez pas à nous contacter.