Vous êtes-vous déjà demandé comment l'acier pouvait devenir à la fois incroyablement solide et flexible ? Cet article de blog vous fera découvrir le monde fascinant de la trempe, un processus de traitement thermique crucial dans l'ingénierie mécanique. Vous découvrirez les différentes méthodes de trempe et leurs applications uniques, ce qui vous permettra de mieux comprendre comment les outils et les machines de tous les jours sont conçus pour offrir des performances optimales.
La trempe est un processus de traitement thermique critique largement utilisé en métallurgie et en science des matériaux pour améliorer les propriétés mécaniques des métaux et des alliages. Dans le contexte de l'acier, la trempe implique un cycle thermique contrôlé avec précision :
L'objectif principal de la trempe des aciers est de former de la martensite, une solution solide sursaturée de carbone dans le fer avec une structure cristalline tétragonale centrée sur le corps (BCT). Il en résulte une augmentation significative de la dureté et de la résistance. Dans certains cas, la trempe peut être conçue pour produire de la bainite par des traitements isothermes proches de la température de démarrage de la martensite (Ms).
Il est important de noter que la trempe ne se limite pas aux alliages ferreux. Le terme englobe également les processus de traitement thermique pour d'autres matériaux :
Les paramètres spécifiques de la trempe, y compris la température de chauffage, le temps de maintien, la vitesse de refroidissement et la sélection de l'agent de trempe, sont soigneusement adaptés à la composition du matériau et aux propriétés finales souhaitées. Les procédés de trempe modernes utilisent souvent des systèmes contrôlés par ordinateur et des agents de trempe avancés pour optimiser les performances et minimiser les déformations.
La trempe est une méthode de traitement thermique qui consiste à chauffer l'acier au-dessus de sa température critique, à le maintenir pendant un certain temps, puis à le refroidir à une vitesse supérieure à la vitesse de refroidissement critique afin d'obtenir une structure déséquilibrée principalement martensitique (bien que l'on puisse également obtenir de la bainite ou une austénite monophasée selon les besoins).
La trempe est la méthode la plus répandue dans les processus de traitement thermique de l'acier.
Le traitement thermique de l'acier comporte en gros quatre processus de base : recuitla normalisation, la trempe et le revenu.
Recuit
Il s'agit de chauffer la pièce à une température appropriée, de la maintenir pendant une durée qui dépend du matériau et de la taille de la pièce, puis de la refroidir lentement (vitesse de refroidissement la plus lente). L'objectif est d'amener la structure interne du métal à l'équilibre ou presque, afin d'obtenir de bonnes performances de traitement et d'utilisation, ou de préparer la structure pour une trempe ultérieure.
Normalisation
Après avoir été chauffée à une température appropriée, la pièce est refroidie à l'air. L'effet de la normalisation est similaire à celui de la recuitmais il produit une structure plus fine. Il est couramment utilisé pour améliorer les performances de coupe des matériaux, et parfois utilisé comme traitement thermique final pour des pièces moins exigeantes.
Trempe
Pour réduire la fragilité des pièces d'acier, celles qui ont été trempées sont maintenues à une température supérieure à la température ambiante mais inférieure à 710℃ pendant une période prolongée avant d'être refroidies. Ce processus est connu sous le nom de revenu.
Trempe
Il s'agit d'un processus de traitement thermique qui consiste à chauffer la pièce pour l'austénitiser, puis à la refroidir de manière appropriée pour obtenir une structure de martensite ou de bainite. Les méthodes courantes comprennent la trempe à l'eau, trempe à l'huileet la trempe à l'air.
Le recuit, la normalisation, la trempe et le revenu sont les "quatre feux" du traitement thermique intégral. Trempe et revenu sont étroitement liés, souvent utilisés conjointement, et tous deux sont indispensables.
Il existe dix méthodes de trempe dans le processus de traitement thermique :
Dans ce processus, la pièce est chauffée à la température de trempe et est ensuite rapidement refroidie en l'immergeant dans un milieu de trempe. Il s'agit de la méthode de trempe la plus simple et elle est couramment utilisée pour les aciers au carbone de forme simple et les aciers à haute teneur en carbone. acier allié les pièces. Le choix du milieu de trempe est basé sur des facteurs tels que le coefficient de transfert thermique, la trempabilité, la taille et la forme des pièces.
Fig. 1 Trempe en milieu unique (eau, huile, air)
Dans le processus de traitement thermique, la pièce qui a été chauffée à la température de trempe est refroidie rapidement jusqu'au point proche du début de la martensite (MS) dans un milieu de refroidissement puissant. La pièce est ensuite lentement refroidie jusqu'à la température ambiante dans un milieu de refroidissement plus lent, ce qui crée une gamme de différentes températures de trempe et de vitesses de refroidissement idéales.
Cette méthode est utilisée pour les pièces ayant formes complexes ou de grandes pièces en acier à haute teneur en carbone, en acier allié et en acier à outils au carbone. Les moyens de refroidissement les plus courants sont l'eau-huile, l'eau-nitrate, l'eau-air et l'huile-air. L'eau est généralement utilisée comme moyen de refroidissement rapide, tandis que l'huile ou l'air sont utilisés comme moyen de refroidissement plus lent. L'air est moins souvent utilisé.
L'acier est austénitisé, puis immergé dans un milieu liquide (bain de sel ou bain alcalin) à une température légèrement supérieure ou inférieure au point de martensite supérieur de l'acier pendant une durée déterminée. L'acier est ensuite retiré pour être refroidi à l'air, et le sous-refroidissement de l'acier se poursuit. austénite se transforme lentement en martensite.
Cette méthode est généralement utilisée pour les petites pièces aux formes complexes et aux exigences de déformation strictes. Les outils et matrices en acier rapide et en acier fortement allié sont également souvent trempés selon cette méthode.
La pièce est refroidie rapidement dans le bain lorsque la température du bain est inférieure au point MS (début de martensite) et supérieure au point MF (fin de martensite). Le résultat est le même que si l'on utilisait un bain plus grand.
Cette méthode est couramment utilisée pour les pièces de grande taille en acier à faible trempabilité.
La pièce est trempée dans un bain ayant une température de bainite inférieure pour un traitement isotherme, provoquant la formation de bainite inférieure. Ce processus est généralement réalisé en maintenant la pièce dans le bain pendant 30 à 60 minutes.
La trempe isotherme de la bainite se déroule en trois étapes :
Cette méthode est couramment utilisée pour les pièces de petite taille en acier allié et en acier à haute teneur en carbone, ainsi qu'en acier ductile. fonte de fer.
La martensite avec une fraction volumique de 10% à 30% est obtenue en trempant la pièce en dessous du point MS, suivi d'un traitement isotherme dans la région inférieure de la bainite.
Cette méthode est couramment utilisée pour les pièces en acier à outils allié.
Cette méthode de trempe est également appelée austénissage par étapes. Le processus consiste à refroidir d'abord les pièces dans un bain à basse température (au-dessus du MS), puis à les transférer dans un bain à température plus élevée pour qu'elles subissent une transformation isotherme de l'acier. austénite.
Cette méthode est appropriée pour les pièces en acier à faible trempabilité ou de grande taille, ainsi que pour les pièces qui doivent être austénitisées.
Dans le processus de trempe isotherme pré-refroidie, les pièces sont pré-refroidies à une température légèrement supérieure à Ar3 ou Ar1 à l'aide d'air, d'eau chaude ou d'un bain de sel. Ensuite, une trempe à milieu unique est effectuée.
Cette méthode est souvent utilisée pour les pièces présentant des formes complexes, des différences d'épaisseur importantes et des exigences de déformation minimales.
Le processus de trempe et d'auto-trempe consiste à chauffer toutes les pièces, mais à n'immerger que les pièces à durcir (généralement les pièces de travail) dans un liquide de trempe pour les refroidir pendant la trempe.
Lorsque la lueur des pièces non immergées disparaît, le processus de trempe est immédiatement retiré pour être refroidi à l'air.
Cette méthode permet de transférer la chaleur du centre vers la surface pour la tremper. Elle est couramment utilisée pour les outils qui doivent résister aux chocs, tels que les burins, les poinçons, les marteaux, etc.
La méthode de trempe consistant à pulvériser de l'eau sur la pièce peut être ajustée en termes de débit d'eau, en fonction de la profondeur de trempe souhaitée. La trempe au jet évite la formation d'un film de vapeur à la surface de la pièce, ce qui permet d'obtenir une couche durcie plus profonde que la trempe normale. trempe à l'eau.
Cette méthode est principalement utilisée pour la trempe de surface localisée.
L'objectif premier de la trempe est d'induire une transformation de phase dans l'acier, en convertissant l'austénite surfondue en martensite ou en bainite. Cette transformation se traduit par une microstructure qui améliore considérablement les propriétés mécaniques du matériau. La trempe, suivie d'un revenu contrôlé à des températures spécifiques, permet d'adapter avec précision les propriétés de l'acier, notamment d'augmenter la dureté, la résistance à l'usure, la résistance à la fatigue et la ténacité. Cette polyvalence permet aux fabricants de répondre aux diverses exigences des composants mécaniques et des outils dans tous les secteurs.
La trempe est un processus de traitement thermique critique qui consiste à chauffer une pièce métallique à une température d'austénitisation spécifique, à la maintenir pendant une durée prédéterminée pour assurer une transformation de phase complète, puis à la refroidir rapidement dans un milieu de trempe. Le choix du milieu de trempe (saumure, eau, solutions de polymères, huiles minérales ou même air forcé) dépend de la vitesse de refroidissement souhaitée et de la composition spécifique de l'alliage. Chaque milieu offre des caractéristiques de refroidissement différentes, ce qui permet aux métallurgistes de contrôler l'évolution de la microstructure et les propriétés qui en résultent.
Le refroidissement rapide pendant la trempe crée une solution solide sursaturée, emprisonnant des atomes de carbone dans le réseau de fer et formant la phase martensitique métastable. Cette structure martensitique se caractérise par une dureté et une résistance à l'usure extrêmement élevées, mais elle peut être cassante. Des processus de trempe ultérieurs sont souvent utilisés pour optimiser l'équilibre entre la résistance, la ténacité et la ductilité, en adaptant les propriétés du matériau aux exigences spécifiques de l'application.
Au-delà de l'amélioration des propriétés mécaniques, la trempe joue un rôle crucial dans le développement de propriétés physiques et chimiques spécifiques dans les aciers spéciaux. Par exemple, elle peut améliorer de manière significative les propriétés ferromagnétiques des aciers à aimants permanents, renforcer la résistance à la corrosion des aciers inoxydables et modifier les propriétés électriques des aciers au silicium utilisés dans les noyaux des transformateurs.
Le processus de trempe est particulièrement important pour les aciers en raison de leur nature allotropique et de leur capacité à former différentes microstructures en fonction de la vitesse de refroidissement. Lorsque l'acier est chauffé au-dessus de sa température critique (généralement entre 723 et 912 °C, selon la composition), sa structure à température ambiante se transforme en austénite. Le refroidissement rapide qui s'ensuit empêche la formation de ferrite et de perlite, qui dépend de la diffusion, et force l'austénite à se transformer en martensite tétragonale centrée sur le corps (BCT) par un mécanisme de cisaillement sans diffusion.
Cependant, le refroidissement rapide inhérent à la trempe introduit des contraintes thermiques importantes dans la pièce. Ces contraintes, si elles ne sont pas correctement gérées, peuvent entraîner une déformation, un gauchissement, voire une fissuration du composant. Pour atténuer ces risques, les métallurgistes utilisent diverses techniques telles que la trempe interrompue, la trempe sélective ou l'utilisation d'agents de trempe spécialisés dont les caractéristiques de refroidissement sont contrôlées.
Les processus de trempe peuvent être classés en plusieurs catégories en fonction de la méthode de refroidissement employée :
La sélection du processus et des paramètres de trempe appropriés est cruciale pour obtenir la microstructure et les propriétés souhaitées tout en minimisant le risque de défauts liés à la trempe. Les techniques de trempe avancées, telles que la trempe intensive ou les traitements cryogéniques, continuent d'évoluer, offrant de nouvelles possibilités pour améliorer les performances des matériaux dans les applications exigeantes.
Le processus de trempe comprend trois étapes : le chauffage, le maintien et le refroidissement. Les principes de sélection des paramètres du processus pour ces trois étapes sont présentés ici en prenant l'exemple de la trempe de l'acier.
Température de chauffage de trempe
En se basant sur le point critique de la transformation de phase dans l'acier, le chauffage pendant la trempe vise à former des grains austénitiques fins et uniformes, pour obtenir une structure martensitique fine après la trempe.
La plage de température de trempe pour les aciers au carbone est indiquée dans la figure "Température de trempe". Le principe de sélection de la température de trempe indiqué dans cette figure s'applique également à la plupart des aciers alliés, en particulier les aciers faiblement alliés. La température de chauffage pour l'acier hypoeutectoïde est de 30-50℃ au-dessus de la température Ac3.
| Grade chinois | Point critique /℃ | Température de trempe /℃ | |
| Ael | Aes(Acm) | ||
| 20 | 735 | 855 | 890~910 |
| 45 | 724 | 780 | 830~860 |
| 60 | 727 | 760 | 780~830 |
| T8 | 730 | 750 | 760~800 |
| T12 | 730 | 820 | 770~810 |
| 40Cr | 743 | 782 | 830~860 |
| 60Si2Mn | 755 | 810 | 860~880 |
| 9CrSi | 770 | 870 | 850~870 |
| 5CrNiMo | 710 | 760 | 830~860 |
| 3Cr2W8V | 810 | 1100 | 1070~1130 |
| GCr15 | 745 | 900 | 820~850 |
| Cr12MoV | 810 | / | 980~1150 |
| W6Mo5Cr4V2 | 830 | / | 1225~1235 |
La figure "Température de chauffage de la trempe" montre que l'état de l'acier à haute température se trouve dans la région de l'austénite monophasée (A), c'est pourquoi on parle de trempe complète. Si la température de chauffage de l'acier hypoeutectoïde est supérieure à la température Ac1 et inférieure à la température Ac3, l'acier hypoeutectoïde est alors dans la zone d'austénite monophasée (A). ferrite proeutectoïde n'est pas complètement transformé en austénite à haute température, ce qui constitue une trempe incomplète (ou sous-critique). La température de trempe de l'acier hypereutectoïde est de 30 à 50℃ au-dessus de la température Ac1, cette plage de température se situe dans la région de la double phase austénite et cémentite (A+C).
Par conséquent, la trempe normale de l'acier hypereutectoïde appartient toujours à une trempe incomplète, et la structure obtenue après la trempe est de la martensite répartie sur la matrice de cémentite. Cette structure présente une dureté et une résistance à l'usure élevées. Pour l'acier hypereutectoïde, si la température de chauffage est trop élevée, une trop grande partie de la cémentite proeutectoïde se dissout, voire se dissout complètement, puis les grains d'austénite se développent, et la structure de l'acier hypereutectoïde se transforme en martensite. la teneur en carbone des l'austénite augmente également.
Après la trempe, la grande structure de martensite augmente la contrainte interne dans les microrégions de l'acier trempé, accroît le nombre de microfissures et augmente la tendance de la pièce à se déformer et à se fissurer. La concentration de carbone dans l'austénite étant élevée, le point de martensite diminue, la quantité d'austénite retenue augmente et la dureté et la résistance à l'usure de la pièce diminuent. La température de trempe des aciers couramment utilisés est indiquée dans la figure "Température de chauffage de trempe", et le tableau indique la température de chauffage pour la trempe des aciers couramment utilisés.
Dans la production réelle, le choix de la température de chauffage doit être ajusté en fonction des conditions spécifiques. Par exemple, lorsque la teneur en carbone de l'acier hypoeutectoïde est à la limite inférieure, que la charge du four est importante et que l'on souhaite augmenter la profondeur de la couche de trempe de la pièce, la température limite supérieure peut être choisie ; si la forme de la pièce est compliquée et que les exigences en matière de déformation sont strictes, la température limite inférieure doit être adoptée.
Maintien de la trempe
Le temps de maintien de la trempe est déterminé par divers facteurs tels que le mode de chauffage de l'équipement, la taille de la pièce, la composition de l'acier, la quantité de charge du four et la puissance de l'équipement. Pour la trempe à cœur, le but du maintien est de faire converger uniformément la température interne de la pièce.
Pour tous les types de trempe, le temps de maintien dépend en fin de compte de l'obtention d'une bonne structure de chauffage de la trempe dans la zone de trempe requise. Le chauffage et le maintien en température sont des étapes importantes qui affectent la qualité de la trempe. L'état de la structure obtenu par l'austénitisation affecte directement les performances après la trempe. La taille des grains d'austénite des pièces en acier général est contrôlée entre 5 et 8 niveaux.
| Qualité de l'acier | Température isotherme /℃ | Temps isotherme /min | Grade | Température isotherme /℃ | Temps isotherme /min |
| 65 | 280-350 | 10-20 | GCr9 | 210~230 | 25-45 |
| 65Mn | 270-350 | 10-20 | 9SiCr | 260-280 | 30-45 |
| 55Si2 | 300-360 | 10-20 | Cr12MoV | 260-280 | 30-60 |
| 60Si2 | 270-340 | 20-30 | 3Cr2W8 | 280-300 | 30-40 |
| T12 | 210~220 | 25-45 |
Trempe Refroidissement
Pour que la phase à haute température de l'acier - l'austénite - se transforme en phase métastable à basse température - la martensite - pendant le processus de refroidissement, la vitesse de refroidissement doit être supérieure à la vitesse de refroidissement critique de l'acier. Pendant le processus de refroidissement de la pièce, il existe une certaine différence entre la vitesse de refroidissement de la surface et celle du cœur. Si cette différence est suffisamment importante, la pièce peut avoir une vitesse de refroidissement supérieure à la vitesse critique de l'acier. vitesse de refroidissement critique pour se transformer en martensite, tandis que le noyau dont la vitesse de refroidissement est inférieure à la vitesse critique ne peut pas se transformer en martensite.
Pour s'assurer que toute la section transversale se transforme en martensite, il faut choisir un milieu de trempe ayant une capacité de refroidissement suffisante pour que le cœur de la pièce ait une vitesse de refroidissement assez élevée. Mais si la vitesse de refroidissement est élevée, la contrainte interne causée par l'expansion et la contraction thermiques inégales à l'intérieur de la pièce peut entraîner la déformation ou la fissuration de la pièce. Par conséquent, compte tenu des deux facteurs contradictoires susmentionnés, il est important de choisir raisonnablement le milieu de trempe et la méthode de refroidissement.
L'étape du refroidissement ne consiste pas seulement à obtenir une structure raisonnable pour les pièces, à atteindre les performances requises, mais aussi à maintenir la précision de la taille et de la forme des pièces. Il s'agit d'un maillon essentiel du processus de trempe.
Dureté de la pièce
La dureté de la pièce trempée affecte l'effet de la trempe. La dureté de la pièce trempée est généralement déterminée par sa valeur HRC mesurée par un appareil d'essai de dureté Rockwell. La valeur HRA peut être mesurée pour les plaques d'acier mince et dur et les pièces trempées en surface, tandis que pour les plaques d'acier trempées d'une épaisseur inférieure à 0,8 mm, les pièces trempées en surface avec une couche peu profonde et les pièces trempées en surface, la valeur HRA peut être mesurée pour les pièces trempées en surface. barres d'acier d'un diamètre inférieur à 5 mm, un appareil de mesure de la dureté Rockwell superficielle peut être utilisé pour mesurer leurs valeurs HRC.
Quand soudage de l'acier au carbone et certains aciers alliés, la trempe peut se produire dans la zone affectée thermiquement et devenir dure, ce qui est propice à la fissuration à froid. C'est un phénomène qu'il faut éviter lors de la processus de soudage.
En raison de la dureté et de la fragilité du métal après la trempe, les contraintes résiduelles de surface générées peuvent provoquer fissures froides. Le revenu peut être utilisé comme l'une des méthodes pour éliminer les fissures à froid sans affecter la dureté.
La trempe convient mieux aux pièces de faible épaisseur et de faible diamètre. Pour les pièces plus grandes, la profondeur de trempe n'est pas suffisante et la cémentation présente le même problème. À ce stade, il convient d'envisager l'ajout d'alliages tels que le chrome à l'acier afin d'en augmenter la résistance.
La trempe est l'un des principaux moyens de renforcer les matériaux en acier. La martensite dans l'acier est la phase la plus dure dans les structures de solution solide à base de fer, de sorte que les pièces d'acier peuvent obtenir une dureté et une résistance élevées par trempe. Cependant, la martensite est très fragile et il existe une importante contrainte interne de trempe à l'intérieur de l'acier après la trempe, de sorte qu'elle ne convient pas à une application directe et doit être trempée.
Trempe à un seul milieu : La pièce est refroidie dans un milieu, tel que l'eau ou l'huile. Les avantages sont une opération simple, une mécanisation facile et une application étendue. L'inconvénient est que la trempe dans l'eau provoque des contraintes importantes, ce qui rend la pièce sujette à la déformation et à la fissuration ; la trempe dans l'huile a une vitesse de refroidissement lente, un petit diamètre de trempe, et il est difficile de tremper des pièces de grande taille.
Trempe à double milieu : La pièce est d'abord refroidie à environ 300℃ dans un milieu à forte capacité de refroidissement, puis refroidie dans un milieu à plus faible capacité de refroidissement. Cette méthode permet de réduire efficacement les contraintes internes dues à la transformation martensitique et de réduire la tendance à la déformation et à la fissuration de la pièce.
Trempage par étapes : La pièce est trempée dans un bain de sel ou un bain alcalin à basse température, à une température proche du point Ms. La pièce reste à cette température pendant 2 à 5 minutes, puis est refroidie à l'air.
Trempe isotherme : La pièce est trempée dans un bain de sel isotherme, la température du bain de sel se situant dans la partie inférieure de la zone de bainite (légèrement supérieure à Ms). La pièce reste à la même température pendant une longue période jusqu'à ce que la transformation de la bainite soit terminée, puis elle est refroidie à l'air.
Trempe superficielle : La trempe superficielle est une méthode qui consiste à tremper partiellement la couche superficielle d'une pièce d'acier jusqu'à une certaine profondeur, tandis que le cœur reste non trempé.
Durcissement par induction : Le chauffage par induction utilise l'induction électromagnétique pour générer des courants de Foucault dans la pièce à chauffer.
Trempe cryogénique : Il s'agit d'une immersion dans une solution d'eau glacée ayant une forte capacité de refroidissement, qui sert de milieu de trempe.
Trempe partielle : Il s'agit de ne tremper que les parties de la pièce qui doivent être durcies.
Trempe par refroidissement au gaz : se réfère spécifiquement au chauffage sous vide et à la trempe dans un gaz neutre et inerte circulant à grande vitesse à pression négative, à pression normale ou à haute pression.
Trempe par refroidissement à l'air : Il s'agit d'utiliser de l'air pulsé ou de l'air comprimé comme moyen de refroidissement pour la trempe.
Trempe à la saumure : Il s'agit d'utiliser une solution d'eau salée comme moyen de refroidissement pour la trempe.
Trempe dans la solution organique : Il s'agit d'utiliser une solution aqueuse de polymère organique comme moyen de refroidissement pour la trempe.
Trempe par pulvérisation : Il s'agit d'utiliser un jet de liquide comme moyen de refroidissement pour la trempe.
Bain chaud Refroidissement : Il s'agit de tremper la pièce dans un bain chaud tel que du sel fondu, de l'alcali fondu, du métal fondu ou de l'huile à haute température.
Trempe à double liquide : Après avoir été chauffée pour former de l'austénite, la pièce est d'abord immergée dans un milieu à forte capacité de refroidissement, et lorsque l'organisation est sur le point de subir une transformation martensitique, elle est immédiatement transférée dans un milieu à faible capacité de refroidissement pour être refroidie.
Trempe sous pression : Après avoir été chauffée pour former de l'austénite, la pièce est trempée dans des conditions spécifiques. serrageafin de réduire les distorsions dues au refroidissement par trempe.
Le jardinage à travers : Il s'agit de tremper entièrement la pièce, de la surface jusqu'au cœur.
Trempe isotherme : La pièce est rapidement refroidie à l'intervalle de température de transformation de la bainite pour maintenir l'isothermie après le chauffage pour former l'austénite, ce qui permet à l'austénite de devenir de la bainite.
Trempage par étapes : Après avoir été chauffée pour former de l'austénite, la pièce est immergée pendant un certain temps dans un bain alcalin ou salin dont la température est légèrement supérieure ou inférieure au point M1. Une fois que la pièce entière a atteint la température moyenne, elle est refroidie à l'air pour obtenir de la martensite.
Trempe à basse température : Les pièces en acier hypoeutectoïde sont trempées après avoir été austénitisées dans la plage de température Ac1-Ac3 pour obtenir des structures de martensite et de ferrite.
Trempe directe : Il s'agit de tremper directement la pièce après la cémentation.
Double trempe : Après la cémentation de la pièce, celle-ci est d'abord austénitisée à une température supérieure à Ac3, puis trempée pour affiner la structure du noyau. Elle est ensuite austénitisée à une température légèrement supérieure à Ac3 pour affiner la structure de la couche cémentée.
Trempe par refroidissement automatique : Après avoir chauffé rapidement la pièce pour l'austénitiser localement ou en surface, la chaleur de la zone chauffée se propage d'elle-même à la zone non chauffée, entraînant un refroidissement rapide de la zone austénitisée.
La trempe est un processus de traitement thermique critique largement utilisé dans la fabrication mécanique moderne. Pratiquement tous les composants essentiels des machines, en particulier les pièces en acier utilisées dans les automobiles, les avions et les applications aérospatiales, subissent une trempe pour améliorer leurs propriétés mécaniques. De nombreux procédés de trempe spécialisés ont été mis au point pour répondre aux diverses exigences techniques des différents composants.
Les méthodes de trempe peuvent être classées en fonction de plusieurs facteurs :
1. Zone de traitement :
2. Transformation des phases pendant le chauffage :
3. Transformation des phases pendant le refroidissement :
Chaque méthode de trempe présente des caractéristiques et des limites spécifiques, ce qui la rend adaptée à des applications particulières. Parmi ces méthodes, la trempe superficielle par chauffage par induction et la trempe à la flamme sont les plus utilisées. Les nouvelles méthodes de trempe par chauffage à haute densité énergétique, telles que le chauffage par faisceau laser et par faisceau d'électrons, gagnent rapidement en intérêt en raison de leurs capacités uniques et de la précision de leur contrôle.
La trempe superficielle trouve de nombreuses applications dans les composants de machines fabriqués à partir d'acier trempé à teneur moyenne en carbone ou de fonte ductile. Ce procédé est particulièrement efficace pour l'acier trempé à moyenne teneur en carbone, car il permet de conserver des propriétés mécaniques globales élevées dans le noyau tout en obtenant une dureté de surface supérieure (>HRC 50) et une résistance à l'usure. Les applications courantes comprennent les broches de machines-outils, les engrenages, les vilebrequins de moteurs diesel et les arbres à cames.
Le principe de la trempe superficielle peut également être appliqué à divers matériaux à base de fer dont la composition est similaire à celle de l'acier à teneur moyenne en carbone, tels que :
Parmi ceux-ci, la fonte ductile présente les meilleures performances de traitement et des propriétés mécaniques globales élevées, ce qui en fait le matériau le plus largement utilisé pour les applications de trempe superficielle.
Pour les aciers à haute teneur en carbone, la trempe superficielle améliore considérablement la dureté de la surface et la résistance à l'usure. Cependant, la plasticité et la ténacité du noyau restent relativement faibles. Par conséquent, la trempe superficielle des aciers à haute teneur en carbone est principalement utilisée pour les outils, les instruments de mesure et les rouleaux trempés à froid qui subissent des impacts minimes et des charges alternées.
Les aciers à faible teneur en carbone, en revanche, présentent des effets de renforcement minimes après une trempe superficielle et sont donc rarement soumis à ce traitement.
Le choix d'une méthode et d'un matériau de trempe appropriés dépend des exigences spécifiques du composant, notamment des propriétés mécaniques, de la résistance à l'usure et des conditions de fonctionnement. Les progrès des technologies de trempe continuent d'élargir les possibilités d'amélioration des propriétés des matériaux dans diverses applications industrielles.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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