Trempe différée ou trempe isotherme bainitique
N.B : Les informations contenues dans cette fiche proviennent de sources dignes de foi. Néanmoins, elles sont fournies sans aucune garantie, expresse ou tacite, de leur exactitude.
Principe :
LE DURCISSEMENT PAR TREMPE est dans tous les cas obtenu par refroidissement à partir de l’état austénitique, en conditions continues (trempe directe) ou discontinues avec maintien isotherme intermédiaire (trempe isotherme ou différée ou étagée).
Trempe directe martensitique (devrait figurer sur une courbe TRC)
Trempe différée martensitique
Trempe différée bainitique
LA TREMPE DIRECTE, sous réserve que le refroidissement soit suffisamment rapide, conduit à la structure martensitique (la plus dure), la transformation se produit successivement de la surface vers le cœur de la pièce selon le gradient de refroidissement (la peau est refroidie en premier, puis la sous couche). Ce processus conduit parfois, par le cumul des contraintes liées à la superposition des transformations, à des déformations.
LA TREMPE DIFFEREE produit selon la température de maintien isotherme :
Une structure martensitique si le maintien est réalisé légèrement au-dessus de la température de début de transformation martensitique Ms pour un temps inférieur au début de la transformation bainitique, après ce maintien, l’écart avec la température de transformation martensitique est suffisamment faible pour qu’une simple sortie à l’air conduise à la transformation.
Une structure bainitique si le maintien est réalisé au-dessus de Ms durant un temps suffisant pour transformer complètement l’austénite.
La structure bainitique est une structure fine comme la martensite et atteint des niveaux de dureté analogues à celle d’une martensite revenue (trempe et revenu).
Quels sont les avantages d’un traitement de trempe différée ?
La partie rapide du refroidissement avec gradient de vitesse élevée s’effectue à l’état austénitique, donc sans transformation, donc sans contrainte.
La transformation se réalise alors que la température est devenue homogène dans toute la section de la pièce (pour des pièces peu massives) permettant une transformation simultanée dans toute la section évitant les contraintes dues aux superpositions des transformations, ainsi la trempe différée est favorable pour minimiser les déformations et particulièrement recommandée pour les pièces délicates.
LA TREMPE BAINTITIQUE s’effectue par maintien isotherme dans un bain de sels à une température comprise entre 230 et 450°C, selon les nuances traitées et les résultats souhaités, elle offre en plus des avantages propres à la trempe différée, des qualités spécifiques :
Capacités d’obtenir par un seul traitement l’équivalent en dureté et résistance à la rupture en traction d’un traitement de trempe et revenu (HRC = 35 à 55).
Moindres déformations qu’une trempe martensitique (même différée) (la transformation bainitique s’opère sans développer des contraintes dans le réseau cristallin de l’acier).
A dureté équivalente la ductilité de l’acier traité est supérieure à une trempe revenu d’où les applications sur des pièces devant présenter une bonne résistance aux chocs : (voir courbes de traction comparées).
Ces traitements sont réalisés après chauffage sous atmosphère contrôlée en équilibre avec la teneur en carbone de l’acier, carburante ou carbonitrurante.
La spécification trempe bainitique s’impose de plus en plus sur des pièces de sécurité de façon à bénéficier de la résistance aux chocs particulièrement importante à garantir sur ce type de pièce.
APPLICATIONS DE LA TREMPE BAINITIQUE
APPLICATIONS DE LA TREMPE BAINITIQUE
Sur les aciers au carbone et faiblement alliés (type aciers à ressort), la trempe bainitique est employée pour produire une meilleure ductilité à caractéristiques identiques à celles produites par trempe et revenu.
On trouve cette application sur les pièces de sécurité dans l’habitacle d’une automobile : pennes, rails d’accrochage des ceintures de sécurité. De nombreuses pièces à fonction ressort : agrafes de carrosserie, rondelles élastiques et butées. (cf. tableau ci-dessous)
Elle s’applique également sur les roulements et pièces de composants d’injection diesel en acier type 100Cr6 sur lesquels on recherche une structure de bainite inférieure dont la dureté est très proche de celle de la martensite et qui présente une meilleure répartition des contraintes induites par le traitement excluant totalement l’austénite résiduelle et garantissant ainsi une parfaite stabilité dimensionnelle dans le temps.
Les fontes grises à graphite sphéroïdal (FGS) lorsqu’elles ne sont pas élaborées pour présenter cette structure bainitique en sortie de moule subissent un traitement de trempe bainitique.
A l’heure actuelle, il n’y a pas d’autres moyens d’effectuer efficacement le palier de refroidissement dont les températures varient de 200 à 450°C autrement que par maintien dans un bain de sels constitué d’un mélange de nitrates-nitrites de sodium ou potassium. Les eaux de lavage des pièces traitées sont généralement récupérées pour être épurées dans un évaporateur thermique. Les sels sont alors récupérés et recyclés dans le bain de trempe.
A noter que les pièces ainsi traitées doivent être convenablement lavées voire neutralisées et protégées afin d’éviter leur corrosion par l’action saline résiduelle.
Source DURFERRIT Traitement Thermique N° 316
Mise en œuvre
Equipement principal (four, réacteur, ligne, machine…)
Energie et fluides ( gaz, produits chimiques, liquides de trempe, sels…)
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