1. Trempe
1. Qu’est-ce que la trempe ?
La trempe est un procédé de traitement thermique utilisé pour l'acier. Dans ce procédé, l'acier est chauffé à une température supérieure à la température critique Ac3 (pour l'acier hypereutectoïde) ou Ac1 (pour l'acier hypereutectoïde). Il est ensuite maintenu à cette température pendant un certain temps pour austénitiser totalement ou partiellement l'acier, puis rapidement refroidi en dessous de Ms (ou maintenu de manière isotherme près de Ms) à une vitesse de refroidissement supérieure à la vitesse de refroidissement critique pour le transformer en martensite ( ou bainite). La trempe est également utilisée pour le traitement en solution solide et le refroidissement rapide de matériaux tels que les alliages d'aluminium, les alliages de cuivre, les alliages de titane et le verre trempé.
2. Le but de la trempe :
1) Améliorer les propriétés mécaniques des produits ou pièces métalliques. Par exemple, il améliore la dureté et la résistance à l'usure des outils, des roulements, etc., augmente la limite élastique des ressorts, améliore les propriétés mécaniques globales des pièces d'arbre, etc.
2) Pour améliorer les propriétés matérielles ou chimiques de types spécifiques d'acier, comme l'amélioration de la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable ou l'augmentation du magnétisme permanent de l'acier magnétique, il est important de sélectionner soigneusement les moyens de trempe et d'utiliser la méthode de trempe appropriée pendant le processus de trempe et de refroidissement. Les méthodes de trempe couramment utilisées comprennent la trempe à un seul liquide, la trempe à deux liquides, la trempe graduelle, la trempe isotherme et la trempe locale. Chaque méthode a ses applications et ses avantages spécifiques.
3. Après trempe, les pièces en acier présentent les caractéristiques suivantes :
- Des structures instables telles que la martensite, la bainite et l'austénite résiduelle sont présentes.
- Il y a un stress interne élevé.
- Les propriétés mécaniques ne répondent pas aux exigences. Par conséquent, les pièces en acier subissent généralement un revenu après trempe.
2. Trempe
1. Qu’est-ce que la trempe ?
La trempe est un processus de traitement thermique qui consiste à chauffer des matériaux ou des pièces métalliques trempés à une température spécifique, à maintenir la température pendant une certaine période, puis à les refroidir d'une manière spécifique. La trempe est effectuée immédiatement après la trempe et constitue généralement l'étape finale du traitement thermique de la pièce. Le processus combiné de trempe et de revenu est appelé traitement final.
2. Les principaux objectifs de la trempe et du revenu sont :
- Le revenu est essentiel pour réduire les contraintes internes et la fragilité des pièces trempées. Si elles ne sont pas trempées à temps, ces pièces peuvent se déformer ou se fissurer en raison des contraintes élevées et de la fragilité causées par la trempe.
- La trempe peut également être utilisée pour ajuster les propriétés mécaniques de la pièce, telles que la dureté, la résistance, la plasticité et la ténacité, afin de répondre à différentes exigences de performances.
- De plus, la trempe permet de stabiliser la taille de la pièce en garantissant qu'aucune déformation ne se produise lors d'une utilisation ultérieure, car elle stabilise la structure métallographique.
- La trempe peut également améliorer les performances de coupe de certains aciers alliés.
3. Le rôle de la trempe est :
Afin de garantir que la pièce reste stable et ne subisse aucune transformation structurelle lors de son utilisation, il est important d'améliorer la stabilité de la structure. Cela implique d’éliminer les contraintes internes, ce qui contribue à stabiliser les dimensions géométriques et à améliorer les performances de la pièce. De plus, le revenu peut aider à ajuster les propriétés mécaniques de l’acier pour répondre aux exigences d’utilisation spécifiques.
La trempe a ces effets car lorsque la température augmente, l’activité atomique est renforcée, permettant aux atomes de fer, de carbone et d’autres éléments d’alliage de l’acier de diffuser plus rapidement. Cela permet le réarrangement des atomes, transformant la structure instable et déséquilibrée en une structure stable et équilibrée.
Lorsque l’acier est trempé, la dureté et la résistance diminuent tandis que la plasticité augmente. L'ampleur de ces changements dans les propriétés mécaniques dépend de la température de revenu, des températures plus élevées entraînant des changements plus importants. Dans certains aciers alliés à haute teneur en éléments d'alliage, le revenu dans une certaine plage de température peut conduire à la précipitation de composés métalliques fins. Cela augmente la résistance et la dureté, un phénomène connu sous le nom de durcissement secondaire.
Exigences de trempe : différentespièces usinéesnécessitent un revenu à différentes températures pour répondre aux exigences d'utilisation spécifiques. Voici les températures de revenu recommandées pour différents types de pièces :
1. Les outils de coupe, les roulements, les pièces cémentées et trempées et les pièces trempées en surface sont généralement trempés à basse température inférieure à 250°C. Ce processus entraîne un changement minime de la dureté, une réduction des contraintes internes et une légère amélioration de la ténacité.
2. Les ressorts sont trempés à des températures moyennes allant de 350 à 500°C pour obtenir une élasticité plus élevée et la ténacité nécessaire.
3. Les pièces en acier de construction à teneur moyenne en carbone sont généralement trempées à des températures élevées de 500 à 600°C pour obtenir une combinaison optimale de résistance et de ténacité.
Lorsque l’acier est revenu à environ 300°C, il peut devenir plus cassant, phénomène connu sous le nom de premier type de fragilité par revenu. En général, le revenu ne doit pas être effectué dans cette plage de températures. Certains aciers de construction en alliages à teneur moyenne en carbone sont également sujets à la fragilité s'ils sont lentement refroidis à température ambiante après un revenu à haute température, connu sous le nom de deuxième type de fragilité par revenu. L'ajout de molybdène à l'acier ou le refroidissement dans de l'huile ou de l'eau pendant le revenu peuvent empêcher le deuxième type de fragilité due au revenu. Le réchauffage du deuxième type d’acier fragile revenu à la température de revenu d’origine peut éliminer cette fragilité.
En production, le choix de la température de revenu dépend des exigences de performance de la pièce. La trempe est classée en fonction des différentes températures de chauffage en trempe à basse température, trempe à température moyenne et trempe à haute température. Le processus de traitement thermique qui implique une trempe suivie d'un revenu à haute température est appelé revenu, ce qui entraîne une résistance élevée, une bonne plasticité et une bonne ténacité.
- Revenu basse température : 150-250°C, revenu M. Ce processus réduit les contraintes internes et la fragilité, améliore la plasticité et la ténacité et entraîne une dureté et une résistance à l'usure plus élevées. Il est généralement utilisé pour fabriquer des outils de mesure, des outils de coupe, des roulements, etc.
- Revenue moyenne température : 350-500°C, revenu T. Ce processus de trempe se traduit par une élasticité plus élevée, une certaine plasticité et une dureté. Il est couramment utilisé pour fabriquer des ressorts, des matrices de forgeage, etc.
- Revenu haute température : 500-650°C, revenu S. Ce processus se traduit par de bonnes propriétés mécaniques globales et est souvent utilisé pour fabriquer des engrenages, des vilebrequins, etc.
3. Normalisation
1. Qu’est-ce que la normalisation ?
Leprocessus CNCde normalisation est un traitement thermique utilisé pour améliorer la ténacité de l’acier. Le composant en acier est chauffé à une température comprise entre 30 et 50 °C au-dessus de la température Ac3, maintenu à cette température pendant un certain temps, puis refroidi à l'air à l'extérieur du four. La normalisation implique un refroidissement plus rapide que le recuit mais un refroidissement plus lent que la trempe. Ce processus aboutit à des grains de cristaux raffinés dans l'acier, améliorant ainsi la résistance, la ténacité (comme l'indique la valeur AKV) et réduisant la tendance du composant à se fissurer. La normalisation peut améliorer considérablement les propriétés mécaniques globales des tôles d'acier laminées à chaud faiblement alliées, des pièces forgées en acier faiblement allié et des pièces moulées, ainsi qu'améliorer les performances de coupe.
2. La normalisation a les objectifs et utilisations suivants :
1. Acier hypereutectoïde : la normalisation est utilisée pour éliminer les structures surchauffées à gros grains et Widmanstatten dans les pièces moulées, les pièces forgées et les constructions soudées, ainsi que les structures en bandes dans les matériaux laminés. Il affine les grains et peut être utilisé comme traitement de préchauffage avant trempe.
2. Acier hypereutectoïde : la normalisation peut éliminer la cémentite secondaire du réseau et affiner la perlite, améliorant ainsi les propriétés mécaniques et facilitant le recuit sphéroïdisant ultérieur.
3. Plaques d'acier minces embouties à faible teneur en carbone : la normalisation peut éliminer la cémentite libre au joint des grains, améliorant ainsi les performances d'emboutissage profond.
4. Acier à faible teneur en carbone et acier faiblement allié à faible teneur en carbone : la normalisation peut obtenir des structures de perlite plus fines et feuilletées, augmentant la dureté jusqu'à HB140-190, évitant le phénomène de « couteau collant » pendant la coupe et améliorant l'usinabilité. Dans les situations où la normalisation et le recuit peuvent être utilisés pour l'acier à teneur moyenne en carbone, la normalisation est plus économique et plus pratique.
5. Acier de construction ordinaire à teneur moyenne en carbone : la normalisation peut être utilisée à la place de la trempe et du revenu à haute température lorsque des propriétés mécaniques élevées ne sont pas requises, ce qui rend le processus simple et garantit une structure et une taille en acier stables.
6. Normalisation à haute température (150-200°C au-dessus de Ac3) : réduction de la ségrégation des composants des pièces moulées et forgées en raison du taux de diffusion élevé à haute température. Les grains grossiers peuvent être raffinés par une seconde normalisation ultérieure à une température plus basse.
7. Aciers alliés à faible et moyenne teneur en carbone utilisés dans les turbines à vapeur et les chaudières : La normalisation est utilisée pour obtenir une structure bainitique, suivie d'un revenu à haute température pour une bonne résistance au fluage à 400-550°C.
8. Outre les pièces en acier et les matériaux en acier, la normalisation est également largement utilisée dans le traitement thermique de la fonte ductile pour obtenir une matrice de perlite et améliorer la résistance de la fonte ductile. Les caractéristiques de la normalisation impliquent le refroidissement par air, de sorte que la température ambiante, la méthode d'empilage, le débit d'air et la taille de la pièce ont tous un impact sur la structure et les performances après la normalisation. La structure de normalisation peut également être utilisée comme méthode de classification pour les aciers alliés. Généralement, les aciers alliés sont classés en acier perlitique, acier bainitique, acier martensitique et acier austénitique, en fonction de la structure obtenue par refroidissement à l'air après chauffage d'un échantillon d'un diamètre de 25 mm à 900°C.
4. Recuit
1. Qu'est-ce que le recuit ?
Le recuit est un procédé de traitement thermique du métal. Il s’agit de chauffer lentement le métal jusqu’à une température spécifique, de le maintenir à cette température pendant une certaine durée, puis de le refroidir à une vitesse appropriée. Le recuit peut être classé en recuit complet, recuit incomplet et recuit de soulagement des contraintes. Les propriétés mécaniques des matériaux recuits peuvent être évaluées par des essais de traction ou des essais de dureté. De nombreux aciers sont fournis à l’état recuit. La dureté de l'acier peut être évaluée à l'aide d'un testeur de dureté Rockwell, qui mesure la dureté HRB. Pour les plaques d'acier plus fines, les bandes d'acier et les tuyaux en acier à paroi mince, un testeur de dureté Rockwell de surface peut être utilisé pour mesurer la dureté HRT.
2. Le but du recuit est :
- Améliorer ou éliminer divers défauts structurels et contraintes résiduelles causés par l'acier dans les processus de coulée, de forgeage, de laminage et de soudage pour éviter la déformation et la fissuration depièces moulées sous pression.
- Ramollir la pièce à couper.
-Affiner les grains et améliorer la structure pour améliorer les propriétés mécaniques de la pièce.
- Préparer la structure pour le traitement thermique final (trempe et revenu).
3. Les processus de recuit courants sont :
① Recuit complet.
Pour améliorer les propriétés mécaniques de l'acier à moyenne et faible teneur en carbone après coulée, forgeage et soudage, il est nécessaire d'affiner la structure grossière surchauffée. Le processus consiste à chauffer la pièce à une température de 30 à 50 ℃ au-dessus du point auquel toute la ferrite est transformée en austénite, à maintenir cette température pendant un certain temps, puis à refroidir progressivement la pièce dans un four. Au fur et à mesure que la pièce refroidit, l'austénite se transformera à nouveau, ce qui donnera une structure en acier plus fine.
② Recuit sphéroïdisant.
Pour réduire la dureté élevée de l'acier à outils et de l'acier à roulements après le forgeage, vous devez chauffer la pièce à une température de 20 à 40 ℃ au-dessus du point auquel l'acier commence à former de l'austénite, la garder au chaud, puis la refroidir lentement. Au fur et à mesure que la pièce refroidit, la cémentite lamellaire contenue dans la perlite prend une forme sphérique, ce qui réduit la dureté de l'acier.
③ Recuit isotherme.
Ce processus est utilisé pour réduire la dureté élevée de certains aciers de construction alliés à haute teneur en nickel et en chrome pour le traitement de coupe. En règle générale, l'acier est rapidement refroidi jusqu'à la température la plus instable de l'austénite, puis maintenu à une température chaude pendant une période de temps spécifique. Cela provoque la transformation de l'austénite en troostite ou sorbite, entraînant une réduction de la dureté.
④ Recuit de recristallisation.
Le procédé est utilisé pour réduire le durcissement des fils métalliques et des plaques minces qui se produit lors de l'étirage à froid et du laminage à froid. Le métal est chauffé à une température qui est généralement de 50 à 150 ℃ en dessous du point auquel l'acier commence à former de l'austénite. Cela permet d'éliminer les effets d'écrouissage et d'adoucir le métal.
⑤ Recuit de graphitisation.
Afin de transformer une fonte à haute teneur en cémentite en fonte forgeable présentant une bonne plasticité, le procédé consiste à chauffer la pièce moulée à environ 950°C, à maintenir cette température pendant une période déterminée, puis à la refroidir de manière appropriée pour décomposer la cémentite et générer du graphite floculant.
⑥ Recuit de diffusion.
Le processus est utilisé pour uniformiser la composition chimique des pièces moulées en alliage et améliorer leurs performances. Le procédé consiste à chauffer la pièce moulée à la température la plus élevée possible sans fondre, à maintenir cette température pendant une période prolongée, puis à la refroidir lentement. Cela permet aux différents éléments de l’alliage de se diffuser et de se répartir uniformément.
⑦ Recuit de soulagement des contraintes.
Ce processus est utilisé pour réduire les contraintes internes dans les pièces moulées en acier et les pièces soudées. Pour les produits en acier qui commencent à former de l'austénite après avoir été chauffés à une température inférieure de 100 à 200 ℃, ils doivent être maintenus au chaud puis refroidis à l'air afin d'éliminer les contraintes internes.
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Heure de publication : 14 août 2024