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.
Revue par A3TS le 29 juillet 2026
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
TREMPE DIRECTE
sous réserve que le refroidissement soit suffisamment rapide, elle 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 contraintes résiduelles de traction, des déformations et même des tapures.
TREMPE DIFFEREE
Elle 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 court et inférieur au début de la transformation bainitique.
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 obtenue lors des 2 traitements de trempe et de revenu). Suivant la température de maintien, plusieurs variantes de bainite se forment. Les principales sont la bainite inférieure et la bainite supérieure.
La trempe bainitique s’effectue par maintien isotherme habituellement dans un bain de sels à une température comprise entre 230 et 450°C, selon les nuances traitées et les résultats souhaités.
BENEFICES
Trempe différée martensitique
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.
Trempe bainitique
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.
A dureté équivalente, la ductilité et la résistance à la fatigue mécanique de l’acier traité est supérieure à une trempe revenue.
Ces traitements sont habituellement réalisés après chauffage sous atmosphère contrôlée en équilibre avec la teneur en carbone de l’acier.
La spécification trempe bainitique s’impose de plus en plus sur des pièces de sécurité, de façon à bénéficier de la résistance aux chocs et la résistance à la fatigue mécanique.
APPLICATIONS
Trempe différée martensitique
Elle est appliquée sur des pièces de géométrie compliquée pour limiter des déformations en particulier les cages et les bagues de roulement.
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 résistance identique à celle produite par trempe et revenu.
Par exemple on trouve cette application sur les pièces de sécurité d’une automobile : boucles et rails d’accrochage des ceintures de sécurité, ressort, agrafes de carrosserie et rondelles élastiques.
Les LIMITATIONS
Les traitements réalisées par maintien dans des bains de sels nécessitent des opérations de nettoyage particulièrement soignées pour éviter les rétentions de sels.
Le positionnement des pièces dans le montage de traitement pour éviter les entrainements de sels.
Les durées de traitement de trempe différée doivent respectées pour éviter l’apparition de structures non désirées comme la bainite.
Le contrôle et la maintenance du bain doit être rigoureuse pour maintenir la composition nominale et l’élimination des boues.
Les contraintes hygiène, sécurité et environnement sont importantes. Il peut se produire des projections, des fumées et il existe des risques d’explosion en cas de surchauffe (les bains de sels nitrates nitrites sont instables au-dessus de 550°C). Le retraitement des boues doit faire l’objet d’un suivi adapté et réalisé par des entreprises spécialisées.
La réalisation de trempes isothermes bainitiques en fours sous vide est délicate à cause de la nécessité de refroidir très rapidement la charge au début de la trempe et de l’inhomogénéité des températures dans la charge lors du maintien.
L’utilisation de nuances d’aciers faiblement alliées à forte trempabilité nécessite des durées de maintien très importantes lors d’une trempe isotherme bainitique.
Les TECHNOLOGIES de mise en œuvre
Les fours batch ou continus sous atmosphère suivis d’une trempe en bain de sels nitrates nitrites. Les bains de sels nitrates nitrites permettent de refroidir rapidement la charge lors de la phase de trempe. La température du maintien isotherme qui suit est très homogène.
Des essais de trempe isotherme bainitique ont été réalisés en fours sous vide avec refroidissement sous gaz. Les résultats encourageants permettent de limiter le recours à des procédés de nettoyage complexes.
