Les traitements thermiques modifient les propriétés des métaux et des alliages en appliquant soigneusement de la chaleur et un refroidissement.. Ceux-ci améliorent la dureté, force, et flexibilité, tout en renforçant également la capacité à supporter les impacts de résistance. Donc, leur jeu de rôle est essentiel dans les secteurs manufacturiers, car ils ont un impact direct sur l’efficacité des composants métalliques. Dans cet article, nous explorerons le sommet 11 types courants de traitements thermiques, adopté pour divers avantages.
1. Processus de traitement de carburation
La cémentation est normalement utilisée pour le traitement thermique de l'acier.. Elle est réalisée dans une plage de température de 850-950°C. C'est dans une atmosphère contenant du carbone sous forme de méthane ou de propane dans une chaudière à gaz. Le carbone pénètre dans la surface de l'acier et forme une profondeur de boîtier à partir de 0.5 mm à 2.5 mm, qui est basé sur la durée du traitement. Il a été constaté que la dureté superficielle produite se situe entre 55 et 65 HRC tandis que la dureté du noyau reste non traitée. Le traitement de carburation est efficace pour les aciers à faible teneur en carbone. Ils ont un pourcentage de carbone inférieur à 0.25%. Améliore la résistance à la fatigue ainsi que les caractéristiques d'usure des pièces telles que les engrenages et les vilebrequins.
2. Processus de traitement de nitruration
Le traitement de nitruration est effectué à des températures comparativement plus basses allant de 500°C à 590°C. (932°F-1094°F). Dans les environnements azotés, le gaz commun étant l'ammoniac. L'azote entre également sous forme de nitrure dans les aciers alliés.. Il produit une dureté de surface allant jusqu'à 1000 VHN (Numéro de dureté Vickers), avec une profondeur de boîtier comprise entre 0.2 mm à 0.7 mm. Par rapport à la carburation, la nitruration n'implique pas de trempe. Donc, il forme une couche de surface dure sans distorsion. La rugosité des surfaces nitrurées est généralement ramenée à Ra 0.1 – 0.4 µm. En tant que tel, il est idéal pour la production de pièces résistantes à l’usure, arbres à cames et soupapes.
3. Processus de traitement de durcissement et de revenu
En traitement thermique de durcissement, le acier est chauffé à sa température austénitisante (qui va de 800 °C à 950°C pour la plupart des alliages). Puis refroidi dans des conditions contrôlées dans l'eau, huile, ou de l'air. Le processus permet de convertir la microstructure en martensite, obtenant ainsi une dureté allant jusqu'à 65 CRH. Cependant, la martensite est considérablement dure mais extrêmement cassante. C'est pourquoi la trempe vient ensuite. En tempérage, l'acier est à nouveau chauffé à 150°C-600°C pour rendre l'acier moins cassant. Par conséquent, sa dureté est réduite à environ 40-55 HRC selon l'utilisation finale. La trempe améliore également les propriétés de ténacité des alliages d'acier. Donc, largement utilisé dans la fabrication d'outils industriels et de pièces automobiles.
4. Traitement de recuit et de soulagement du stress
Le traitement thermique de recuit est effectué en chauffant le métal à 500°C-800°C selon le type d'alliage, puis en le refroidissant dans le four pour rendre le métal plus doux.. Le processus supprime toute dureté, généralement à un niveau de 150 – 200 HT. De plus, il supprime les contraintes internes induites au cours de la fabrication. Le recuit de carburation à basse température est effectué à des températures comparativement plus basses, comprises entre 400°C et 650°C, pour soulager les contraintes résiduelles sans altérer sensiblement les propriétés mécaniques.. Les traitements de recuit améliorent l'usinabilité, et ductilité dans les opérations ultérieures de formage.
5. Processus de traitement cryogénique
Le traitement cryogénique nécessite toujours d'exposer les matériaux à des températures allant de -196 degrés Celsius (-321 degrés Fahrenheit) en utilisant de l'azote liquide. Le processus transforme l'austénite retenue en martensite, rendant la microstructure plus stable.. Le traitement cryogénique améliore la résistance à l'usure en augmentant la dureté et la ténacité. Ils sont généralement améliorés par 10-20% que ceux obtenus dans les traitements thermiques conventionnels. Donc, le processus est utile, en particulier pour les pièces telles que les outils de coupe où une réduction de la fragilité et une amélioration de la stabilité dimensionnelle sont souhaitables.
6. Processus de traitement de normalisation
La normalisation est effectuée en chauffant l'acier à 50-100 degrés au-dessus de la température critique supérieure (environ 850-950 degrés selon les nuances d'acier) puis le refroidir par air. Ce processus aide à affiner la structure du grain et la microstructure résultante est rendue plus uniforme.. L'acier normalisé est généralement plus usinable que l'acier recuit sphéroïde et peut également présenter des propriétés mécaniques améliorées avec une dureté comprise entre 150-250 HB (Dureté Brinell). L'utilisation la plus fréquente de ce procédé de traitement thermique concerne les pièces forgées et les fonderies afin d'obtenir un composant plus homogène et moins stressé avant de poursuivre le travail..
7. Processus de traitement de cyanuration
Le procédé de traitement thermique de cyanuration est un traitement de durcissement de surface. Généralement, elle est réalisée dans un bain de cyanure fondu à une température comprise entre 850°C et 950°C. Le carbone et l'azote des sels de cyanure pénètrent dans l'acier pour produire une couche externe dure d'une épaisseur de 0.25 mm à 0.75 mm. Après cyanuration, les pièces sont trempées dans l'eau ou l'huile pour obtenir la dureté de surface dans la plage de 55 à 62 CRH. Le cyanuration est principalement appliqué sur de petites pièces comme les fixations, des vis, et engrenages sur lesquels une surface dure et résistante à l'usure est nécessaire sans déformer la pièce.
8. Processus de traitement de cémentation
Le traitement thermique de cémentation utilise du carbone et de l'azote pour obtenir une surface dure et un noyau mou.. La température générale du processus varie de 900°C à 950°C. Ce traitement rend la dureté de la surface 58-65 HRC tandis que la partie intérieure a une dureté beaucoup plus faible d'environ 20-35 CRH. La profondeur du boîtier peut varier de 0 à 4, avec 4 étant le niveau de cémentation le plus profond. La profondeur varie généralement entre 2 mm et 3 mm, en fonction de la durée du traitement. La trempe du carter est normalement utilisée sur les engrenages, arbres, et d'autres pièces dont la surface doit être dure et résistante à l'usure tandis que le noyau doit être solide et résistant pour absorber les chocs.
9. Processus de traitement thermique de l'aluminium
Ce procédé est appliqué aux éléments d'alliage dans le 2xxx, 6xxx, et séries 7xxx. Dans le cas d alliages d'aluminium, le traitement thermique en solution est effectué dans une plage de température de 450 à 550°C. Alors, le matériau est trempé dans l'eau. Après cela, vieillissement, soit naturel, soit artificiel, est fait pour améliorer la résistance et la dureté du matériau. Le vieillissement artificiel a lieu dans une plage de températures de 120°C à 200°C en fonction du type d'alliage pour fournir la meilleure dureté et résistance à la traction.. Les traitements des pièces en aluminium présentent des caractéristiques mécaniques améliorées avec une limite d'élasticité allant jusqu'à 450 MPa..
10. Processus de traitement de brasage
Le brasage utilise des métaux d'apport avec des températures de fusion supérieures à 450°C mais inférieures aux températures de fusion des métaux de base., et ils incluent de l'argent, cuivre, et aluminium. Généralement, elle est réalisée dans des conditions contrôlées d'oxygène ou sous vide pour éviter l'oxydation de la substance. La résistance du joint peut aller jusqu'à 200 Mpa à 300 Mpa selon le matériau utilisé dans le processus. En cas de rugosité de surface après brasage, les valeurs se sont révélées être dans la plage de Ra 0.4 à 0.8 µm, qui forme une interface uniforme et forte. Le brasage est viable pour les composants de CVC, plomberie, et applications aérospatiales.
11. Processus de traitement thermique par induction
Le chauffage par induction chauffe les métaux à la température requise par l'application de champs magnétiques variables.. Normalement, il est applicable à des fréquences allant de 10 kHz à 500 kHz et élève la température de la couche superficielle à 800°C-1000°C, suivi d'un refroidissement rapide. Le durcissement par induction est capable d'atteindre une dureté de surface allant jusqu'à 58 – 65 HRC et profondeur de boîtier comprise entre 0,5 μm et 3 μm. La rugosité de la surface devient aussi faible que Ra 0.4-0.8 µm, qui est connu pour avoir une combinaison de résistance élevée à l'usure et de résistance élevée à la fatigue dans les engrenages, arbres, et autres pièces de précision.
Résumé
Notre objectif principal en rédigeant cet article est de faire connaître au lecteur les différents types de traitements thermiques et leurs aspects techniques.. Le but premier des traitements thermiques est de modifier et d'améliorer les propriétés mécaniques des alliages., et métaux. Chaque processus est adopté pour des applications spécifiques et des propriétés de surface telles que la résistance et la durabilité.. Ces traitements ont trouvé leur large utilisation dans des industries comme l'aérospatiale, automobile, et fabrication, pour optimiser les performances des matériaux dans divers environnements exigeants. Contactez-nous pour obtenir des services de traitement thermique personnalisés de la part de nos métallurgistes experts!
