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1. Définition :

Les traitements thermiques consiste à soumettre une matériaux (pièce) à un ou des cycles thermiques ce qui cause le changement de ses caractéristiques mécaniques.

En pratique, les traitements thermiques sont destinés:

  • soit à modifier une caractéristique du métal,

  • soit à lui redonner 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 micro- graphique). 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. Les traitements thermiques comportent plusieurs types à savoir :

  • la trempe

  • revenue

  • le recuit


2. La trempe des aciers :


  • But : 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 supérieure à la température d'austénitisation (Ta + 50)°C (sans passer au domaine liquide) puis un maintient 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 : 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 matériaux adéquat) et par les courbe TRC (Transformation en Refroidissement Continu) pour les vitesses de refroidissement.

  • Influence de la trempe sur quelques propretés des aciers :

  • Dureté : augmente

  • Résistance élastique : augmente

  • Résistance maximale : augmente

  • Résilience : diminue

  • Soudabilité : diminue


3. Le revenu :

But : diminuer l'effet de la trempe et surtout la fragilité et ajuster les caractéristiques aux valeurs souhaitées pour l'application.

Principe : il consiste à chauffer la pièce en acier à une température qui ne dépasse pas la température d'austénitisation, un maintient, puis un refroidissement lent dans un bain.

Bain 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 : le paramètre essentiel du revenu est la température de maintient. 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 propretés des aciers :

    • Dureté : diminue

    • Résistance élastique : diminue

    • Résistance maximale : diminue

    • Résilience : augmente

    • Soudabilité : augmente


4. le recuit :

 

  • But : 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.

  • Principe : il 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 maintient, puis un refroidissement lent.

  • Paramètres : le paramètre essentiel du recuit est la température de maintient. 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.

 

    • 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°

 


5. Trempe superficielle

Ce traitement permet d’obtenir une grande dureté superficielle sans modifier les caractéristiques internes de la pièces.

La surface de la pièces est chauffée par induction ou au chalumeau.

6. cycles de traitements thermiques :


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