Les traitements thermiques

  •  
  •  
  •  

Je tiens à vous rappeler que cet article est la suite de mes notes de cours. La révisions précédente traitait de laminage, écrouissage, trempe

Les principaux points de cette révision seront:

  • Les traitements thermiques, généralités
  • Les traitements thermiques, roles
  • Trempe
  • Revenu
  • Recuit

Donc continuons …

1) Les traitements thermiques – Généralités

La modification de la taille des grains intervient lors de la chauffe, c’est le refroidissement qui va modifier la structures des grains

Si je chauffe le métal, sa composition chimique ne change pas. Ce sont les grains ou la maille qui s’étirent, amenant le carbone à se déplacer dans la maille et lors du refroidissement le carbone reprend sa place définitive.

pour image je pense au jeu 1 2 3 Soleil

  • 1) je chauffe le métal
  • 2) je bouge le carbone
  • 3) je refroidis le métal

Bien sûr c’est pas si simple mais je simplifie au maximum 🙂

Bon nous avons vu que l’écrouissage, c’est de déformer à froid les matériaux mais que cela les rendaient anisotropes (voir notes précédentes

Mais pour les matériaux déformés à chaud, on parlera plutôt de recristallisation qui lui donnera au métal des facultés isotropes.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Recristallisation

L’écrouissage peut être partiellement effacé par un recuit de cristallisation

et et ??? nous y voilà ! …aux traitements thermiques

donc comme je l’expliquais avant de refaire cette parenthèse (qui n’a servit qu’a faire comprendre que lorsque je chauffe, les grains grossissent et que lorsque je refroidit la structure de la maille elle, prend une forme différente à la forme initiale.

Il existe plein de procédés traitement thermiques:

traitements thermiques existant en pdf

1) Les traitements thermiques – Roles

On revient aux traitements thermiques qui ont plusieurs rôles

  • Relaxation des contraintes
  • Obtention de la dureté voulu
  • Augmentation de la résistance à la traction

Diminution de la fragilité composés généralement en 3 Phases

  • chauffage
  • maintien en température éventuelle
  • refroidissement.

La seule différence dans les traitements thermiques volumiques sont le temps de descente à la température ambiante

Chacune de ces étapes aura un effet particulier.
2-1 Les principales conséquences du chauffage et du maintien en température

-Austénisation : Chauffage jusqu’à une température élevée permettant la formation de l’austénite. (température = A3)
Il est nécessaire d’avoir une température uniforme dans la pièce, d’avoir un maintien assez long pour permettre un homogénéisation complète de l’austénite. La température dépend de la teneur en carbone et des éléments d’addition. La durée de maintien est variable et dépend beaucoup de la géométrie de la pièce.
Elle correspond donc à la transformation de la structure initiale en austénite. Cette transformation s’accompagne d’un affinement des grains(c’est un traitement généralement initial des métaux de bases.

-Surchauffe : si on porte l’acier à haute température pendant un temps suffisant (par exemple 5 secondes au dessus de 1100°C) il en résultera un grossissement des grains proportionnel au niveau de température atteinte et à la durée de maintien à haute température.

2-2 Les effets du refroidissement après austénisation

– Refroidissement Lent (Recuit) : considérons un acier à O,2% Carbone, si le refroidissement est modéré, le carbone aura le temps de se diffuser dans l’austénite pour constituer des sites trés pauvres en carbone se transformant en ferrite et d’autres plus riches en carbone en cémentite, un état d’équilibre est crée.

– Refroidissement rapide (Trempe) : Si le refroidissement se fait brutalement, le carbone ne diffusera pas, le fer et le carbone restent uniformément répartis dans l’austénite.

Dans ces conditions
  • La ferrite ne peut se former car la teneur en carbone dans l’austénite dépasse en toute région ce que peut contenir la ferrite.
  • La cémentite ne peut se former car la teneur en carbone dans l’austénite est insuffisante, en toute région, pour obtenir la composition de la cémentite (la cémentite contient 6,7% de carbone en masse)

L’austénite doit néanmoins se transformer car elle n’existe pas à l’état d’équilibre à température ambiante dans un acier non allié. il en résulte la naissance d’une solution solide et désordonnée appelée martensite, où cohabitent par obligation le fer et le carbone. La martensite est un constituant hors équilibre, non stable. La cohabitation obligée du fer et du carbone y fait régner des contraintes intenses. La martensite est dure et fragile.

-Revenu
Après une Trempe martensitique, un acier réchauffé en dessous de la température d’austénisation (en dessous de 727°C) subit un phénomène de revenu. Sous l’effet de la température, la diffusion s’active. La “séparation” du fer et du carbone qui n’avait pas pu se produire durant la trempe se réalise au court du revenu. Il en résulte une transformation progressive de la martensite en ferrite et cémentite.

il reste encore 2 traitements thermiques dont je voudrais parler:

Les traitements thermomécaniques qui ont déja été abordés, ceux-ci sont L’ÉCROUISSAGE ET LA RECRISTALLISATION
L’écrouissage

C’est une déformation à froid, qui modifiera la structure par défauts d’empilement des atomes, c’est la dislocation. Il correspond à un état hors équilibre, mais accroît la résistance et réduit la capacité de déformation et donc de la résilience. avec des propriétés anisotrope.

Il peut être renversé par la RECRISTALLISATION

Recristallisation Métallurgie

Mais il faudra tout de même un % minimum, 5% de déformation pour être presque exact puis il faudra une température suffisante pour assurer la diffusion celle-ci sera généralement la moitié de la température de fusion.

Maintenant, parlons de l’influence d’un revenu après une trempe sur les résiliences et les duretés

Si je chauffe de 0 à 450°C j’atteins un palier où la dureté baissera et ma résilience elle augmentera il faudra s’arrêter à A1 (723°) sinon on perdra de nouveau en résilience.

La suite des révisions concernera les cycles thermiques du soudage

  •  
  •