Durcissement des aciers par les traitements thermiques de durcissement par trempe
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Principe :
Les alliages fer-carbone (aciers, à l’exclusion des alliages dits austénitiques) ont la remarquable aptitude de durcir après un traitement comprenant un chauffage au dessus d’une température critique (comprise entre 750 et 1200°C, variable selon la composition) appelé austénitisation (opérant une transformation de la structure cristalline du fer de la forme α à la forme γ ) suivi d’un refroidissement rapide ou trempe à une vitesse supérieure à une vitesse critique dite vitesse critique de trempe martensitique.
La structure obtenue après trempe est une martensite constituée dune solution solide de fer α modifée par sursaturation du carbone.
CARACTÉRISATION :
2 FACTEURS ESSENTIELS INTERVIENNENT SUR LE DURCISSEMENT :
La teneur en carbone qui fixe le niveau de dureté maximum
Les éléments d’alliage qui interviennent sur la trempabilité ou pénétration du durcissement à travers la section de la pièce trempée.
La mesure de la trempabilité s’obtient en relevant la décroissance de dureté à travers la section d’une barre trempée ou à l’aide de l’essai Jominy. La trempabilité détermine le choix de l’acier en fonction de la taille de la pièce traitée et le type de refroidissement : eau, huile, gaz sous pression, air…
Les structures trempées évoluent par réchauffage ou REVENU dont la température et dans une moindre mesure le temps permettent d’ajuster le niveau de dureté et de rétablir de meilleures propriétés de ductilité.
DIFFÉRENTS PROCÉDÉS :
On distingue 2 sortes de revenus :
Revenu de détente entre 140 et 190°C ( 240°C max.), dureté après revenu = dureté après trempe – 1 à – 3 HRC
Revenu de dureté entre 450 et 675°C, dureté après revenu = dureté après trempe – 5 à – 20 HRC
Certains aciers fortement alliés (aciers à outils) présentent un phénomène de durcissement secondaire lors du revenu dans une plage de température étroite. Cette propriété est mise à profit pour l’emploi en travail à chaud.
Certains éléments d’alliage développent des carbures avec le carbone : ces éléments très durs ont un effet sur le durcissement. Ils sont solubilisés partiellement ou totalement lors de l’austénitisation pour participer aux propriétés et au comportement lors du revenu.
Mise en œuvre
Equipement principal (four, réacteur, ligne, machine…)
Equipements complémentaires (lavage, dégraissage, décapage, parachèvement, manutention)
Equipements annexes (pompes, turbines, résistances, brûleurs, bacs de trempe, filtres, échangeurs, réfractaires…)
Contrôle et pilotage du process ( pyrométrie, analyseurs d’atmosphère et sondes, automates, régulateurs, enregistreurs…)
Energie et fluides ( gaz, produits chimiques, liquides de trempe, sels…)
Outillages et manutention (montages, paniers, plateaux…)
Contrôle du résultat (essai de dureté, essais mécanique, métallographie, CND, mesure d’épaisseur…)
Matériaux d’application (aciers, fontes, alliages de titane, alliages d’aluminium…)
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