Le traitement thermique est une étape très importante dans la transformation des matériaux métalliques.Le traitement thermique peut modifier les propriétés physiques et mécaniques des matériaux métalliques, améliorer leur dureté, leur résistance, leur ténacité et d'autres propriétés.
Afin de garantir que la structure de conception du produit est sûre, fiable, économique et efficace, les ingénieurs en structure doivent généralement comprendre les propriétés mécaniques des matériaux, sélectionner les processus de traitement thermique appropriés en fonction des exigences de conception et des caractéristiques des matériaux, et améliorer leurs performances et durée de vie.Voici 13 processus de traitement thermique liés aux matériaux métalliques, dans l'espoir d'être utiles à tout le monde.
1. Recuit
Processus de traitement thermique dans lequel les matériaux métalliques sont chauffés à une température appropriée, maintenus pendant un certain temps, puis refroidis lentement.Le but du recuit est principalement de réduire la dureté des matériaux métalliques, d'améliorer la plasticité, de faciliter la découpe ou le traitement sous pression, de réduire les contraintes résiduelles, d'améliorer l'uniformité de la microstructure et de la composition ou de préparer la microstructure pour un traitement thermique ultérieur.Les processus de recuit courants comprennent le recuit de recristallisation, le recuit complet, le recuit de sphéroïdisation et le recuit de réduction des contraintes.
Recuit complet : affine la granulométrie, structure uniforme, réduit la dureté, élimine complètement les contraintes internes.Le recuit complet convient aux pièces forgées ou aux pièces moulées en acier dont la teneur en carbone (fraction massique) est inférieure à 0,8 %.
Recuit sphéroïdisant : réduit la dureté de l'acier, améliore les performances de coupe et prépare la trempe future pour réduire la déformation et la fissuration après la trempe.Le recuit sphéroïdisant convient aux aciers au carbone et aux aciers à outils alliés avec une teneur en carbone (fraction massique) supérieure à 0,8 %.
Recuit de soulagement des contraintes : il élimine les contraintes internes générées lors du soudage et du redressage à froid des pièces en acier, élimine les contraintes internes générées lors de l'usinage de précision des pièces et empêche la déformation lors du traitement et de l'utilisation ultérieurs.Le recuit de détente convient à divers moulages, pièces forgées, pièces soudées et pièces extrudées à froid.
Il fait référence au processus de traitement thermique consistant à chauffer l'acier ou des composants en acier à une température de 30 à 50 ℃ au-dessus de Ac3 ou Acm (la température du point critique supérieur de l'acier), à les maintenir pendant une durée appropriée et à les refroidir dans de l'air calme.Le but de la normalisation est principalement d'améliorer les propriétés mécaniques de l'acier à faible teneur en carbone, d'améliorer l'usinabilité, d'affiner la granulométrie, d'éliminer les défauts structurels et de préparer la structure pour un traitement thermique ultérieur.
3. Trempe
Il fait référence au processus de traitement thermique consistant à chauffer un composant en acier à une température supérieure à Ac3 ou Ac1 (la température du point critique inférieur de l'acier), à le maintenir pendant une certaine période de temps, puis à obtenir une structure martensite (ou bainite) à une température élevée. vitesse de refroidissement appropriée.Le but de la trempe est d'obtenir la structure martensitique requise pour les pièces en acier, d'améliorer la dureté, la résistance et la résistance à l'usure de la pièce et de préparer la structure pour un traitement thermique ultérieur.
Les procédés de trempe courants comprennent la trempe par bain de sel, la trempe martensitique, la trempe isotherme bainite, la trempe superficielle et la trempe locale.
Trempe liquide unique : La trempe liquide unique s'applique uniquement aux pièces en acier au carbone et en acier allié ayant des formes relativement simples et de faibles exigences techniques.Pendant la trempe, pour les pièces en acier au carbone d'un diamètre ou d'une épaisseur supérieure à 5 à 8 mm, de l'eau salée ou un refroidissement par eau doivent être utilisés ;Les pièces en acier allié sont refroidies avec de l'huile.
Double trempe liquide : chauffez les pièces en acier à la température de trempe, après isolation, refroidissez-les rapidement dans l'eau à 300-400 ºC, puis transférez-les dans l'huile pour refroidissement.
Trempe de surface à la flamme : la trempe de surface à la flamme convient aux grandes pièces en acier au carbone moyen et en acier allié au carbone moyen, telles que les vilebrequins, les engrenages et les rails de guidage, qui nécessitent des surfaces dures et résistantes à l'usure et peuvent résister à des charges d'impact dans une production en un seul ou en petits lots. .
Durcissement par induction de surface : les pièces ayant subi un durcissement par induction de surface ont une surface dure et résistante à l'usure, tout en conservant une bonne résistance et ténacité au niveau du noyau.Le durcissement par induction de surface convient aux pièces en acier au carbone moyen et en acier allié à teneur modérée en carbone.
4. Trempe
Il fait référence au processus de traitement thermique dans lequel les pièces en acier sont trempées puis chauffées à une température inférieure à Ac1, maintenues pendant un certain temps, puis refroidies à température ambiante.Le but du revenu est principalement d'éliminer les contraintes générées par les pièces en acier lors de la trempe, de sorte que les pièces en acier aient une dureté et une résistance à l'usure élevées, ainsi que la plasticité et la ténacité requises.Les processus de trempe courants comprennent la trempe à basse température, la trempe à température moyenne, la trempe à haute température, etc.
Trempe à basse température : la trempe à basse température élimine les contraintes internes causées par la trempe des pièces en acier et est couramment utilisée pour les outils de coupe, les outils de mesure, les moules, les roulements et les pièces carburées.
Trempe à température moyenne : la trempe à température moyenne permet aux pièces en acier d'atteindre une élasticité élevée, une certaine ténacité et dureté, et est généralement utilisée pour divers types de ressorts, de matrices d'estampage à chaud et d'autres pièces.
Trempe à haute température : la trempe à haute température permet aux pièces en acier d'obtenir de bonnes propriétés mécaniques complètes, à savoir une résistance élevée, une ténacité et une dureté suffisante, éliminant ainsi les contraintes internes causées par la trempe.Il est principalement utilisé pour les pièces structurelles importantes qui nécessitent une résistance et une ténacité élevées, telles que les broches, les vilebrequins, les cames, les engrenages et les bielles.
5. Trempe et revenu
Fait référence au processus de traitement thermique composite de trempe et de revenu de l'acier ou de composants en acier.L’acier utilisé pour le traitement de trempe et de revenu est appelé acier trempé et revenu.Il fait généralement référence à l'acier de construction à teneur moyenne en carbone et à l'acier de construction en alliage de carbone moyenne.
6. Traitement thermique chimique
Processus de traitement thermique dans lequel une pièce en métal ou en alliage est placée dans un milieu actif à une certaine température pour l'isolation, permettant à un ou plusieurs éléments de pénétrer dans sa surface pour modifier sa composition chimique, sa structure et ses performances.Le traitement thermique chimique a principalement pour objectif d'améliorer la dureté de surface, la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion, la résistance à la fatigue et la résistance à l'oxydation des pièces en acier.Les procédés de traitement thermique chimique courants comprennent la carburation, la nitruration, la carbonitruration, etc.
Carburation : Pour obtenir une dureté élevée (HRC60-65) et une résistance à l'usure en surface, tout en conservant une ténacité élevée au centre.Il est couramment utilisé pour les pièces résistantes à l'usure et aux chocs telles que les roues, les engrenages, les arbres, les axes de piston, etc.
Nitruration : amélioration de la dureté, de la résistance à l'usure et de la résistance à la corrosion de la couche superficielle des pièces en acier, couramment utilisées dans les pièces importantes telles que les boulons, les écrous et les broches.
Carbonitruration : améliore la dureté et la résistance à l'usure de la couche superficielle des pièces en acier, convient aux pièces en acier à faible teneur en carbone, en acier au carbone moyen ou en acier allié, et peut également être utilisée pour les outils de coupe en acier rapide.
7. Traitement en solution solide
Il fait référence au processus de traitement thermique consistant à chauffer un alliage dans une zone monophasée à haute température et à maintenir une température constante, permettant à la phase en excès de se dissoudre complètement dans la solution solide, puis de refroidir rapidement pour obtenir une solution solide sursaturée.Le but du traitement en solution est principalement d'améliorer la plasticité et la ténacité de l'acier et des alliages, et de préparer le traitement de durcissement par précipitation.
8. Durcissement des précipitations (renforcement des précipitations)
Processus de traitement thermique dans lequel un métal subit un durcissement dû à la ségrégation d'atomes de soluté dans une solution solide sursaturée et/ou à la dispersion de particules dissoutes dans la matrice.Si l'acier inoxydable austénitique par précipitation est soumis à un traitement de durcissement par précipitation à 400-500 ℃ ou 700-800 ℃ après un traitement en solution solide ou un écrouissage, il peut atteindre une résistance élevée.
9. Traitement en temps opportun
Il fait référence au processus de traitement thermique dans lequel les pièces en alliage subissent un traitement en solution solide, une déformation plastique à froid ou un moulage, puis sont forgées, placées à une température plus élevée ou maintenues à température ambiante, et leurs propriétés, forme et taille changent au fil du temps.
Si le processus de traitement de vieillissement consistant à chauffer la pièce à une température plus élevée et à effectuer un traitement de vieillissement pendant une période plus longue est adopté, on parle de traitement de vieillissement artificiel ;Le phénomène de vieillissement qui se produit lorsque la pièce est stockée pendant une longue période à température ambiante ou dans des conditions naturelles est appelé traitement de vieillissement naturel.Le but du traitement de vieillissement est d’éliminer les contraintes internes de la pièce, de stabiliser la structure et la taille et d’améliorer les propriétés mécaniques.
10. Trempabilité
Fait référence aux caractéristiques qui déterminent la profondeur de trempe et la répartition de la dureté de l'acier dans des conditions spécifiées.La bonne ou la mauvaise trempabilité de l’acier est souvent représentée par la profondeur de la couche durcie.Plus la couche de durcissement est profonde, meilleure est la trempabilité de l'acier.La trempabilité de l'acier dépend principalement de sa composition chimique, en particulier des éléments d'alliage et de la granulométrie qui augmentent la trempabilité, la température de chauffage et le temps de maintien.L'acier avec une bonne trempabilité peut atteindre des propriétés mécaniques uniformes et constantes dans toute la section de l'acier, et des agents de trempe à faible contrainte de trempe peuvent être sélectionnés pour réduire la déformation et la fissuration.
11. Diamètre critique (diamètre de trempe critique)
Le diamètre critique fait référence au diamètre maximum d'un acier lorsque toute la structure martensite ou 50 % de martensite est obtenue au centre après trempe dans un certain milieu.Le diamètre critique de certains aciers peut généralement être obtenu grâce à des tests de trempabilité à l'huile ou à l'eau.
12. Durcissement secondaire
Certains alliages fer-carbone (tels que l'acier rapide) nécessitent plusieurs cycles de revenu pour augmenter encore leur dureté.Ce phénomène de durcissement, appelé durcissement secondaire, est provoqué par la précipitation de carbures spéciaux et/ou la transformation de l'austénite en martensite ou bainite.
13. Tempérer la fragilité
Fait référence au phénomène de fragilisation de l'acier trempé revenu dans certaines plages de température ou refroidi lentement à partir de la température de revenu jusqu'à cette plage de température.La fragilité à l'état peut être divisée en le premier type de fragilité à l'état et le deuxième type de fragilité à l'état.
Le premier type de fragilité par revenu, également connu sous le nom de fragilité par revenu irréversible, se produit principalement à une température de revenu de 250 à 400 ℃.Après que la fragilité ait disparu après réchauffage, la fragilité se répète dans cette plage et ne se produit plus ;
Le deuxième type de fragilité par revenu, également connu sous le nom de fragilité par revenu réversible, se produit à des températures allant de 400 à 650 ℃.Lorsque la fragilité disparaît après réchauffage, elle doit être rapidement refroidie et ne doit pas rester longtemps ou lentement refroidie dans la plage de 400 à 650 ℃, sinon des phénomènes catalytiques se reproduiront.
L'apparition de la fragilité à l'état revenu est liée aux éléments d'alliage contenus dans l'acier, tels que le manganèse, le chrome, le silicium et le nickel, qui ont tendance à développer une fragilité à l'état revenu, tandis que le molybdène et le tungstène ont tendance à affaiblir la fragilité à l'état revenu.
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Heure de publication : 23 novembre 2023