Traitement thermique des métaux :un aperçu des procédés et des avantages

Il y a des années, les forgerons utilisaient la chaleur pour façonner les métaux pour les pièces de wagons, les fers à cheval, etc. Une fois formé à la forme souhaitée, le métal a été refroidi rapidement. Cela rendait généralement le métal beaucoup plus dur et moins cassant. Il s'agit d'un processus de base appelé traitement thermique des métaux. Les processus modernes d'usinage et de travail des métaux sont désormais plus précis et sophistiqués.

De nombreuses techniques différentes aident à façonner les métaux à diverses fins. Les processus de traitement thermique modifient la façon dont les métaux réagissent à l'usinage de précision. Le traitement thermique peut modifier plusieurs propriétés des métaux. Ces propriétés incluent la dureté, la résistance, la formabilité, l'élasticité, l'usinabilité, etc.

Il existe aujourd'hui plusieurs méthodes de traitement thermique. Les métallurgistes travaillent continuellement à l'amélioration de la rentabilité et des résultats des méthodes. Lorsqu'elles sont suivies correctement, les méthodes peuvent vous donner des métaux aux propriétés chimiques et physiques remarquables. Ici, nous examinerons de plus près les types de traitement thermique de l'acier et des métaux et leurs objectifs.

Qu'est-ce que le traitement thermique  ?

Généralement, le traitement thermique de l'acier implique le chauffage et le refroidissement du matériau. Le métal ou l'alliage est chauffé à une température spécifique. Ensuite, un refroidissement se produit pour durcir le matériau chauffé. Le procédé vise à modifier la microstructure du métal. En outre, cela aide à faire ressortir les caractéristiques mécaniques, chimiques et physiques souhaitées.

L'altération de ces propriétés profite à la durée de vie du composant concerné. Par exemple, il peut y avoir une ductilité, une résistance, une dureté de surface ou une résistance à la température accrues. Le traitement thermique est l'un des aspects essentiels du processus de fabrication des métaux. En effet, cela aide à améliorer une pièce métallique pour mieux résister à l'usure.

La définition générale du traitement thermique peut être le chauffage et le refroidissement des métaux. Cependant, le processus de traitement thermique est plus contrôlé. Pendant que les processus de chauffage et de refroidissement sont en place, la forme du métal de travail reste intacte.

Au cours de ce processus, les propriétés structurelles et physiques du matériau changent pour atteindre l'objectif souhaité. Cela pourrait aussi être pour d'autres travaux de métallurgie. Le traitement thermique de l'acier ou des métaux joue un rôle important dans les différentes étapes de fabrication.

Comment Traitement thermique des métaux Travail ?

Bien qu'il existe de nombreux types de traitement thermique, ils suivent des processus similaires. La première étape consiste à chauffer le métal ou l'alliage à la température requise. Parfois, la température monte jusqu'à 2400°F. Il est maintenu à la température pendant une durée spécifiée avant de refroidir.

Pendant que le métal est chaud, la microstructure change. C'est la structure physique du métal. La modification de la structure entraîne finalement une modification des propriétés physiques du métal. Le "temps de trempage" est le temps nécessaire pour chauffer le métal.

Le temps de trempage est un facteur important pendant le processus de traitement thermique. Un métal trempé pendant une période plus longue aura plus de changements de microstructure que celui trempé pendant une période plus courte. Le refroidissement du métal joue également un rôle crucial dans le résultat final.

Le processus de refroidissement peut être rapide – trempe. Dans d'autres cas, le refroidissement peut se faire lentement dans un four. Le meilleur type de refroidissement dépend du résultat final attendu du processus. Par conséquent, il est important de prendre en compte ces facteurs avant de commencer le traitement thermique de l'acier et des métaux.

Un autre facteur détermine également quelles propriétés du métal changent. C'est le temps spécifique du traitement thermique au cours d'un processus de fabrication. Certains métaux peuvent même nécessiter plusieurs chauffages lors de leur fabrication. Par conséquent, il est important de comprendre les meilleures façons d'effectuer correctement les opérations.

Avantages de Traitement thermique des métaux

Sans le traitement thermique des métaux, il n'y a peut-être rien de tel que des pièces métalliques pour appareils et équipements. Même s'ils existaient, ils ne fonctionneraient pas de la bonne manière. Par exemple, les pièces métalliques non ferreuses seraient trop faibles pour plusieurs applications.

Le renforcement du métal et des alliages, comme l'acier et l'aluminium, se produit par traitement thermique. Les applications de bon nombre de ces métaux sont dans les avions, les voitures, les ordinateurs et autres. Ces produits reposent sur des métaux à haute résistance accrue. Ceci afin d'assurer une sécurité adéquate et des performances améliorées.

La principale propriété mécanique qui a changé après le traitement thermique est la résistance au cisaillement. D'autres incluent la résistance à la traction et la ténacité. Les métaux traités à chaud sont généralement plus résistants, ce qui garantit leur durabilité. Par conséquent, il ne sera pas nécessaire de remplacer de temps en temps des pièces métalliques coûteuses.

L'utilisation efficace de pièces métalliques traitées thermiquement garantit un fonctionnement efficace et rentable des machines. De plus, le produit sera beaucoup plus efficace, même pour les applications les plus difficiles. En outre, des métaux extrêmement durs peuvent être nécessaires pour certaines applications. Les applications peuvent être celles nécessitant des bords hautement définis.

Le traitement thermique des métaux est l'un des meilleurs moyens d'obtenir les performances souhaitées. Il aide également à développer des surfaces dures avec des matériaux de base ductiles. Outre les avantages de l'application, le traitement thermique est également bénéfique pour les fabricants.

Un processus de traitement thermique approprié aide à soulager les contraintes internes. Par conséquent, cela rend le métal plus facile à souder ou à usiner. Des processus tels que le formage à chaud peuvent créer des contraintes dans les matériaux en acier au fil du temps. Par conséquent, ces matériaux bénéficient grandement des traitements thermiques. En un mot, les avantages du traitement thermique des métaux incluent :

• Augmente la résistance, rendant le matériau ductile ou plus flexible.
• Il introduit des propriétés de résistance à l'usure au métal.
• Soulage les contraintes, ce qui rend la pièce plus facile à usiner ou à souder.
• Il améliore la fragilité.
• Peut améliorer les propriétés électriques et magnétiques d'un métal.

Types de traitement thermique et leurs objectifs dans l'usinage

Comme mentionné précédemment, chaque processus de traitement thermique implique un chauffage et un refroidissement. Dans cette section, nous aborderons les quatre principaux types de traitement thermique. Vous comprendrez également leurs objectifs uniques dans l'usinage.

Durcissement

Le durcissement implique le chauffage du matériau métallique à une température spécifique. Cette température est le point auquel les éléments présents dans le métal entrent en solution. La structure cristalline du métal peut présenter des défauts qui présentent une source de plasticité. Le traitement thermique permet de remédier à ces défauts.

Il le fait en amenant le métal dans la solution de fines particules. Cela fonctionne pour renforcer le matériau métallique. Une fois qu'il y a eu un chauffage complet du métal à la température requise, il est trempé le plus rapidement possible. La trempe aide le métal à piéger les particules dans la solution. Dans certains cas, les techniciens peuvent ajouter des impuretés à l'alliage pour augmenter encore la résistance.

Le but du durcissement est d'augmenter la résistance du métal. En même temps, cela rend le métal plus cassant tout en diminuant sa ductilité. Par conséquent, il sera utile de tremper le métal après le processus de durcissement.

Tempérer

Il s'agit d'un autre processus de traitement thermique qui contribue à augmenter la résilience de l'acier. Les alliages à base de fer sont généralement durs mais souvent trop cassants pour certaines applications. La trempe aide à modifier la dureté, la fragilité et la ductilité du métal. Ceci dans le but de faciliter le processus d'usinage.

Dans ce cas, le chauffage se produit à une température inférieure au point critique. Des températures plus basses ont tendance à réduire la fragilité et à maintenir la dureté. Le revenu aide à réduire la dureté causée par le durcissement. De cette façon, vous pouvez développer de nouvelles propriétés physiques pour votre métal. Par conséquent, le revenu doit souvent suivre le durcissement pendant le traitement thermique.

Recuit

Ce processus convient aux métaux comme l'acier, l'aluminium, le cuivre, l'argent ou le laiton. Le recuit consiste à chauffer le métal à une température spécifique. Ensuite, vous maintenez le métal à cette température pendant un certain temps pour le transformer. Ensuite, le refroidissement par air a lieu.

Le refroidissement peut se produire lentement ou rapidement pour l'argent, le cuivre et le laiton. Cependant, le refroidissement de l'acier doit être progressif pour un recuit efficace. Le recuit fait le contraire du durcissement. Il diminue la dureté du métal tout en augmentant sa ductilité. Ainsi, il facilite le travail du métal. C'est aussi un excellent moyen de fixer un métal faible. En même temps, il aide à soulager les contraintes internes des métaux.

Normalisation

La normalisation est une autre forme de recuit. Dans ce cas, le matériau métallique est chauffé jusqu'à 200°F, ce qui est plus élevé que pour le recuit. Le technicien maintient le métal à la température critique jusqu'à ce que la transformation se produise. Ce processus de traitement thermique nécessite un refroidissement à l'air après le chauffage.

Ce processus conduit à des grains austénitiques plus petits. Le refroidissement par air permet de produire des grains ferritiques plus raffinés. Il fonctionne pour éliminer toute forme de stress interne des métaux. Les contraintes internes peuvent entraîner une rupture du métal. Par conséquent, il est crucial de normaliser le métal. Ensuite, la trempe peut assurer le succès des procédés de fabrication.

Conclusion

Le traitement thermique des métaux est un excellent moyen d'améliorer les propriétés mécaniques des métaux. Outre le physique, il peut également améliorer les propriétés électriques et magnétiques d'un métal. Cela améliore encore la compatibilité de la pièce avec d'autres matériaux.

Comme vous l'avez appris, divers processus de traitement thermique peuvent aider à améliorer vos produits. Cependant, vous avez besoin des meilleures mains pour travailler sur votre projet afin d'obtenir les résultats souhaités. RapidDirect est un leader mondial des techniques de traitement thermique. Nous nous vantons d'installations qui traitent une large gamme d'opérations de traitement thermique.

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FAQ – Traitement thermique des métaux

Le traitement thermique des métaux les rend-ils plus résistants ?

Le chauffage à une plage de température spécifique peut donner un métal plus pur et plus dur. Le traitement thermique crée généralement des métaux plus résistants. Cependant, il est également possible que certains traitements fragilisent le métal.

Que se passe-t-il pendant le traitement thermique des métaux ?

Une augmentation de la température du métal augmentera sa surface, son volume et sa longueur. Par conséquent, le traitement thermique dilate le métal (dilatation thermique). Le degré d'expansion dépendra du type de métal utilisé.

À quelle température l'acier devient-il faible ?

Chaque matériau en acier a sa limite supérieure et inférieure de ténacité. La température à laquelle la ténacité d'un acier chute fait référence à la « température de transition ductile à fragile ». Elle est généralement d'environ 75 °C pour un acier à 0,01 % de carbone. La température diffère pour différents types de matériaux en acier.