Traitement thermique - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Le revenu (tempering)
- recuit de recristallisation ;
- recuit de détensionnement ;
- température de trempe ;
- recuit complet ;
- recuit d'homogénisation.
Le revenu se pratique après une trempe, pour réduire les contraintes internes créées durant celle-ci. Le revenu permet d'améliorer la résistance mécanique des pièces traitées, de rétablir les valeurs de résilience et de rendre l'acier moins fragile, plus ductile. La dureté diminue également quelque peu (Dissolution de certains composés fragiles tels que les carbures favorisées).
La méthode consiste à chauffer la pièce à une température inférieure à celle d'austénitisation, température déterminée en fonction du type de matériau, et de refroidir cette pièce très lentement.
La trempe
La trempe s'effectue après une mise en solution de certains composés : Il s'agit de maintenir le matériaux à tremper à une température suffisante et suffisamment longtemps. On plonge ensuite la pièce dans un liquide (bain d'huile, eau, plomb fondu, etc ) ou on le refroidit avec un gaz (azote, air, etc).
Cas des aciers
À basse température, l'acier est biphasé à l'état stable : il est composé de cristaux de fer avec du carbone en solution solide (structure ferritique ou α), et de cristaux de carbures de fer Fe3C.
L'acier présente une transformation allotropique : il est cubique centré à basse température (ferrite α), et cubique à faces centrées à haute température (structure austénitique ou γ). La structure austénitique présente des sites d'insertion plus grands. Lorsque l'on chauffe dans la zone austénitique, les carbures se dissolvent (mise en solution).
Si la teneur en carbone est suffisante, alors un refroidissement rapide permet aux atomes de fer de se réorganiser (transformation γ → α) — transformation dite displacive — mais pas aux atomes de carbone de bouger pour reformer des carbures — transformation dite diffusive. On a formation une structure sursaturée en carbone qui durcit l'acier. Ce phénomène est favorisé par la présence d'éléments d'alliage en faible teneur (chrome, nickel, molybdène). Selon la vitesse de refroidissement, on forme de la martensite ou de la bainite.
Si la vitesse de refroidissement est très rapide — hypertrempe —, on fige la structure γ. On obtient un acier austénitique à température ambiante. C'est le cas de nombreux aciers inoxydables.
Cas des alliages d'aluminium
Certains alliages d'aluminium présentent un durcissement par formation de précipités avec des éléments d'alliage : Al2Cu pour les alliages contenant du cuivre, Mg2Si pour les alliages contenant du magnésium et du silicium, … Ce phénomène est appelé durcissement structural.
Avec l'élévation de température, vers 500 °C, ces précipités se dissolvent, c'est la mise en solution. La trempe empêche la reformation des précipités. À l'inverse des aciers, la trempe a donc pour conséquence un adoucissement de l'alliage.
La maturation
La maturation est un chauffage modéré. Son but est de donner de la mobilité aux atomes pour leur permettre de former des précipités. On utilise parfois le terme « vieillissement », traduction littérale du terme anglais ageing.
Le but de la maturation est de provoquer un durcissement structural. Il est utilisé sur les acier à haute limite élastique dits « maraging », et sur cetains alliages d'aluminium.
