15 Chapitre 6 :Traitement thermique

OBJECTIF

Après avoir terminé cette unité, vous devriez être en mesure de :

• Durcir correctement une pièce d'acier à outils et évaluer votre travail.
• Trempez correctement la pièce trempée de l'acier à outils et évaluez votre travail.
• Décrire les procédures de traitement thermique appropriées pour les autres aciers à outils.

Sécurité

Les procédures suivantes sont suggérées pour une opération de traitement thermique en toute sécurité.

1. Portez des vêtements de protection résistants à la chaleur, des gants, des lunettes de sécurité et un écran facial pour éviter toute exposition aux huiles chaudes, qui peuvent brûler la peau.

2. Avant d'allumer la fournaise, assurez-vous que les interrupteurs d'air, les ventilateurs d'extraction, les vannes d'arrêt automatique et les autres mesures de sécurité sont en place.

3. Assurez-vous qu'il y a suffisamment de liquide de refroidissement pour le travail. Le liquide de refroidissement absorbe la chaleur dégagée par le métal lors de son refroidissement, mais s'il n'y a pas suffisamment de liquide de refroidissement, le métal ne refroidira pas à la vitesse optimale.

4. Assurez-vous qu'il y a une ventilation suffisante dans les zones de trempe afin de maintenir les niveaux de brouillard d'huile souhaités.

5. Lors de l'allumage de la fournaise, respectez les instructions fournies par le fabricant.

6. Pendant le processus d'allumage d'une fournaise au mazout ou au gaz, ne vous tenez PAS directement devant.

7. Assurez-vous que l'huile de trempe n'est pas contaminée par l'eau. Les explosions peuvent résulter du contact de l'humidité avec l'huile de trempe.

8. Avant de retirer les matériaux du pot de cémentation liquide, assurez-vous que les pinces ne sont pas humides et qu'elles sont adaptées à la tâche.

9. Assurez-vous qu'un fongicide ou un inhibiteur bactérien approprié a été mélangé au liquide de trempe.

10. Lorsque les réservoirs de trempe ne sont pas utilisés, couvrez-les toujours.

11. Utilisez un absorbant ininflammable pour nettoyer les fuites et les déversements d'huile. Cela devrait être fait immédiatement.

12. Si possible, gardez les outils, les paniers, les gabarits et les zones de travail exempts de contamination par l'huile.

13. Avant les pauses et avant de passer à la tâche suivante, lavez-vous soigneusement les mains.

14. Si un problème de peau est démontré ou suspecté, signalez-le à votre instructeur et obtenez de l'aide médicale.

15. Les vapeurs du bain de sel de carburation fondu ne doivent pas être inhalées, car le monoxyde de carbone est un produit du processus de carburation.

16. Assurez-vous qu'il y a une bonne ventilation dans la zone de travail.

17. Soyez à l'affût de la contamination par des morceaux de métal cémenté.

18. N'apportez pas de vêtements ou d'équipements imbibés d'huile dans des zones où se trouvent de la nourriture ou des boissons.

19. Ne prenez pas de nourriture ou de boissons là où des huiles sont utilisées ou stockées.

Procédure

La première chose importante à savoir lors du traitement thermique d'un acier est sa température de durcissement. De nombreux aciers, en particulier les aciers à outils courants, ont une plage de températures bien établie pour le durcissement. O-1 a une température de durcissement de 1450 à 1500 degrés Fahrenheit.

Pour commencer le processus :

1. La sécurité d'abord. Les températures de traitement thermique sont très chaudes. Habillez-vous correctement pour le travail et gardez la zone autour de la fournaise propre afin qu'il n'y ait aucun risque de glisser ou de trébucher. Préchauffez également la pince avant de saisir l'échantillon chauffé.

2. Préchauffez le four à 1 200 degrés Fahrenheit.

3. Lorsque le four a atteint 1200 degrés Fahrenheit, placez la pièce échantillon dans le four. Placez l'échantillon au centre du four pour assurer un chauffage uniforme. Fermez et attendez.

4. Une fois la pièce échantillon placée dans le four, chauffez-la à 1500 degrés Fahrenheit. Une fois cette température atteinte, commencez immédiatement à chronométrer le trempage pendant 15 minutes à une heure (les temps de trempage dépendent de l'épaisseur de l'acier).

Tableau 1 :Temps de trempage approximatif pour le durcissement, le recuit et la normalisation de l'acier

Temps de chauffage à la température requise (h)

Temps de trempage (h)

.06 à .12

.12 à .25

.12 à .25

.12 à .25

.25 à .50

.25 à .50

.50 à .75

.25 à .50

.75 à 1.25

.50 à .75

1,25 à 1,75

.50 à .75

1,75 à 2,25

.75à 1.0

2.25à 2.75

1 à 1,25

2,75 à 3,50

1 à 1,25

3,50 à 3,75

1 à 1,50

Épaisseur du métal (pouces)

jusqu'à 1/8

1/8 à 1/4

1/4 à 1/2

1/2 à 3/4

3/4 à 1

1 à 2

2 à 3

3 à 4

4 à 5

5 à 8

Le temps de trempage est la durée pendant laquelle l'acier est maintenu à la température souhaitée, qui est dans ce cas de 1500 degrés Fahrenheit.

5. Lorsque le temps de trempage est terminé, retirez très rapidement mais soigneusement l'échantillon avec des pinces. Placer la pièce échantillon dans un réservoir d'huile pour la trempe. Déplacez la pièce échantillon autant que possible pendant la trempe.

6. Une fois que la pièce échantillon a été trempée à environ 125 degrés Fahrenheit, commencez le processus de revenu. Pour tempérer la pièce échantillon, elle doit être placée dans le four à 375 degrés Fahrenheit. Laissez-le tremper pendant 2 heures, puis retirez l'échantillon et laissez-le refroidir à température ambiante. La pièce échantillon devrait maintenant avoir une dureté d'environ 60 RC.

Austénitiser et refroidir à l'air :

1. Ce traitement thermique est généralement effectué par le fabricant, ce qui fait qu'il est appelé état tel que reçu
2. Pour atteindre cet état, un processus appelé normalisation (également appelé historique thermique) est effectué. La normalisation de l'acier 1045 consiste généralement en ces étapes :
   1. Austénitiser :placez l'acier dans le four à 1562 °F dans la plage d'austénite, et maintenez-le là pendant une heure jusqu'à ce que le métal ait atteint sa température d'équilibre et la structure de solution solide correspondante.
   2. Refroidissement à l'air :sortez l'acier du four et laissez-le refroidir à température ambiante.

Austénitiser et refroidir au four (recuit) :

1. Ce processus est également appelé recuit. Lors du recuit, l'acier passe par les historiques de température suivants :
   1. Austénitiser :placez l'acier dans le four à 1562 °F dans la plage d'austénite, et maintenez-le là pendant une heure jusqu'à ce que le métal ait atteint sa température d'équilibre et la structure de solution solide correspondante.
   2. Furnace-Cool :refroidir lentement l'acier dans le four. Laissez la température chuter de 1 562 °F à 1 292 °F sur une période de dix heures.
   3. Refroidissement à l'air :sortez l'acier du four et laissez-le refroidir à température ambiante.

Austénitiser et Quench :

1. Austénitiser :placez l'acier dans le four à 1562 °F dans la plage d'austénite, et maintenez-le là pendant une heure jusqu'à ce que le métal ait atteint sa température d'équilibre et la structure de solution solide correspondante.
2. Quench :retirez rapidement l'acier du four, plongez-le dans un grand récipient d'eau à température ambiante et remuez vigoureusement. Lors de l'utilisation d'acier 1045, de l'eau à température ambiante est utilisée comme milieu de trempe.

Étancher :Rapidement retirez le matériau du four, plongez-le dans un grand réservoir d'eau à température ambiante et remuez vigoureusement.

Pour l'acier 1045, le milieu de trempe est de l'eau à température ambiante (pour les autres aciers, d'autres milieux de trempe tels que l'huile ou la saumure sont utilisés).

4. Austénitiser, tremper et revenu :

1. Austénitiser :placez l'acier dans le four à 1 562 °F dans la plage d'austénite, et maintenez-le là pendant une heure jusqu'à ce que le métal atteigne sa température d'équilibre.
2. Trempe :retirez rapidement l'acier du four, plongez-le dans un grand récipient d'eau à température ambiante et remuez vigoureusement.
3. Tempérament :
   1. Amenez l'acier à la température de revenu et maintenez-le pendant environ 2 heures.
   2. Il existe une gamme de températures de revenu différentes. Pour l'acier 1045, la plage est de 392 à 932 °F.
   3. Les différentes températures entraînent des différences de propriétés mécaniques.
   4. Des températures plus basses donnent une limite d'élasticité plus élevée, mais une ténacité et une ductilité plus faibles.
   5. Des températures plus élevées réduisent la résistance mais augmentent la ténacité et la ductilité.
4. Refroidissement à l'air :sortez l'acier du four et laissez-le refroidir à température ambiante.