Le traitement thermique, un terme utilisé dans l’industrie des matériaux, implique un chauffage temporaire de pièces métalliques, en particulier d’aciers, à des températures spécifiques, en tenant compte des vitesses de chauffage et de refroidissement afin d’améliorer les propriétés du matériau.
Le traitement thermique confère aux pièces les propriétés, telles que la dureté, la ténacité et la résistance à la traction, qui sont nécessaires à leur utilisation ultérieure.
Dans les processus de traitement thermique, les facteurs d’influence que sont le temps (temps de chauffage et de maintien), la température, l’atmosphère et la trempe ou le refroidissement sont d’une importance capitale.
Le temps de chauffage doit être calculé de manière à ce que l’augmentation de la température soit très régulière dans l’ensemble de la pièce afin de réduire au maximum les déformations. Le temps de maintien doit être choisi dans une plage de température définie de manière à ce que les changements de structure souhaités se produisent ou que les éléments carbone lors de la cémentation ou azote lors de la nitruration puissent se diffuser.
Le choix de la température dépend du matériau et du résultat souhaité du traitement thermique.
La limite magique, par exemple pour les aciers contenant 0,8% de carbone, est de 723°C. Au-delà de cette température, il se forme une structure dont les propriétés peuvent être modifiées de manière ciblée par un refroidissement approprié. En dessous de cette température, on procède à un revenu ou à une détente afin d’éviter la fragilité qui se produit lors de la trempe. Selon la température et le matériau, différents niveaux de ténacité peuvent ainsi être atteints.
En choisissant des atmosphères appropriées, il est possible d’éviter la décoloration et l’oxydation de la surface des pièces lors du traitement de surface. Pour ce faire, on élimine l’oxygène responsable de ces phénomènes à l’aide d’autres « gaz de protection » neutres ou en créant un vide.
La trempe ou le refroidissement permet de modifier la structure et de créer ainsi une nouvelle structure dure appelée « martensite ».
Les procédés thermiques et thermochimiques
En matière de traitement thermique, on distingue deux types de procédés : ceux qui entraînent une transformation radicale de la structure et ceux qui ne provoquent qu’une transformation à la surface de la pièce. Les premiers procédés comprennent le recuit et la trempe, c’est-à-dire les procédés thermiques.
Les procédés de traitement thermique qui ont pour but une transformation à la surface font partie des procédés de diffusion et de revêtement ou des procédés thermochimiques. Le tableau ci-dessous donne un aperçu des principaux procédés de traitement thermique :
Procédés thermiques :
- Procédés de recuit
- Procédés de durcissement
- Recuit normalisé
- Recuit d’adoucissement
- Recuit de détente
- Recuit de recristallisation
- Recuit d’ébauche
- Recuit de diffusion
- Recuit de mise en solution Trempe
- Trempe et revenu
- Trempe superficielle
- Trempe et revenu intermédiaire
Procédé Thermochimique :
- Cémentation
- Carbonitruration
- Nitruration
- Boration
- Chromage
- Vanadisation
- Aluminisation
Pour obtenir les propriétés souhaitées pour les pièces, il faut
- le temps de chauffage et de maintien adéquat
- la température de traitement thermique appropriée
- la bonne atmosphère et
- le refroidissement approprié
C’est là que les connaissances et l’expérience de l’opérateur de traitement thermique sont nécessaires. Face à la multitude d’aciers et de possibilités de traitement thermique, il est en mesure de choisir la bonne combinaison des facteurs d’influence mentionnés ci-dessus. Les spécialistes du traitement thermique disposent des connaissances, des compétences et de l’expérience nécessaires.
