Introduction complète à la trempe

La trempe est un processus de traitement thermique des métaux dans lequel la pièce métallique est chauffée à une certaine température et maintenue pendant un certain temps, puis immergée dans le milieu de trempe pour un refroidissement rapide. La trempe peut améliorer la dureté et la résistance à l'usure des pièces métalliques, elle est donc largement utilisée dans toutes sortes d'outils, de matrices, d'outils de mesure et de pièces nécessitant une résistance à l'usure de surface.

Qu'est-ce que l'extinction ?

La trempe est un processus de traitement thermique qui chauffe l'acier au-dessus de la température critique, le maintient pendant un certain temps, puis le refroidit à une vitesse supérieure à la vitesse de refroidissement critique, de manière à obtenir une structure déséquilibrée dominée par la martensite (ou bainite ou austénite monophasée selon les besoins). La trempe est le processus le plus largement utilisé dans le traitement thermique de l'acier.

Il existe quatre processus de base pour le traitement thermique de l'acier :le recuit, la normalisation, la trempe et le revenu.

Objectif de la trempe

Il s'agit de faire subir à l'austénite sous-refroidie une transformation de martensite ou de bainite pour obtenir une structure de martensite ou de bainite, puis de coopérer avec un revenu à différentes températures pour améliorer considérablement la rigidité, la dureté, la résistance à l'usure, la résistance à la fatigue et la ténacité de l'acier, de manière à répondre aux différentes exigences d'utilisation de diverses pièces mécaniques et outils. Il peut également répondre aux propriétés physiques et chimiques particulières telles que le ferromagnétisme et la résistance à la corrosion de certains aciers spéciaux par trempe.

Le processus de traitement thermique du métal consiste à chauffer la pièce métallique à une certaine température et à la maintenir pendant un certain temps, puis à l'immerger dans le milieu de trempe pour un refroidissement rapide. Les milieux de trempe courants comprennent la saumure, l'eau, l'huile minérale, l'air, etc. La trempe peut améliorer la dureté et la résistance à l'usure des pièces métalliques, elle est donc largement utilisée dans divers outils, matrices, outils de mesure et pièces nécessitant une résistance à l'usure de surface (comme les engrenages , galets, pièces cémentées, etc.). Grâce à la trempe et au revenu à différentes températures, la résistance, la réduction de la ténacité et la résistance à la fatigue des métaux peuvent être considérablement améliorées, et la coordination entre ces propriétés (propriétés mécaniques globales) peut être obtenue pour répondre aux différentes exigences d'utilisation.

En outre, la trempe peut également faire en sorte que certaines propriétés spéciales de l'acier obtiennent certaines propriétés physiques et chimiques, telles que la trempe pour améliorer le ferromagnétisme de l'acier à aimant permanent, l'acier inoxydable pour améliorer sa résistance à la corrosion, etc. Le processus de trempe est principalement utilisé pour les pièces en acier. Lorsque l'acier couramment utilisé est chauffé au-dessus de la température critique, la structure d'origine à température ambiante sera complètement ou en grande partie transformée en austénite. Ensuite, l'acier est immergé dans de l'eau ou de l'huile pour un refroidissement rapide, et l'austénite est transformée en martensite. Comparée à d'autres structures en acier, la martensite a la dureté la plus élevée. Un refroidissement rapide pendant la trempe entraînera une contrainte interne dans la pièce et, lorsqu'elle est importante dans une certaine mesure, la pièce sera déformée ou même fissurée. Par conséquent, il est nécessaire de choisir une méthode de refroidissement appropriée. Selon la méthode de refroidissement, le processus de trempe est divisé en une trempe liquide simple, une trempe double milieu, une trempe par étape martensite et une trempe isotherme bainite.

Méthode de trempe

Extinction moyenne unique

La pièce est refroidie dans un milieu, tel qu'une trempe à l'eau et une trempe à l'huile. Les avantages sont un fonctionnement simple, une mécanisation facile et une large application. L'inconvénient est que la contrainte de trempe dans l'eau est importante et que la pièce est facile à déformer et à se fissurer. Trempe dans l'huile, la vitesse de refroidissement est faible, le diamètre de trempe est petit et les grandes pièces ne sont pas faciles à durcir.

Double Trempe Moyenne

La pièce est refroidie à environ 300 ℃ dans un milieu à forte capacité de refroidissement, puis refroidie dans un milieu à faible capacité de refroidissement, comme la trempe à l'eau avant la trempe à l'huile, ce qui peut réduire efficacement la contrainte interne de la transformation de la martensite et la tendance de la pièce déformation et fissuration. Il peut être utilisé pour la trempe de pièces de forme complexe et de section irrégulière. L'inconvénient de la double trempe liquide est qu'il est difficile de maîtriser le temps de double conversion liquide. Il est facile de durcir si la conversion est trop tôt, et il est facile de craquer si la conversion est trop tardive. Afin de pallier cette lacune, la méthode de trempe par étapes a été développée.

Étape de trempe

La pièce est trempée dans un bain de sel à basse température ou un four à bain alcalin. La température du bain de sel ou du bain alcalin est proche du point MS. La pièce reste à cette température pendant 2 min à 5 min, puis elle est retirée pour refroidissement à l'air. Cette méthode de refroidissement est appelée trempe graduée. Le but du refroidissement par étapes est de rendre la température à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce plus uniforme et d'effectuer une transformation martensitique en même temps, ce qui peut réduire considérablement la contrainte de trempe et empêcher la déformation et la fissuration. La température de classification était auparavant fixée à un point légèrement supérieur à Ms. après que la température à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce était uniforme, elle est entrée dans la zone de martensite. Il est préférable de classer à une température légèrement inférieure à celle de Mme. La pratique montre que l'effet d'un classement en dessous du point MS est meilleur. Par exemple, les moules en acier à haute teneur en carbone sont largement utilisés car ils peuvent être trempés dans un bain alcalin à 160 ℃ avec une petite déformation.

Extinction isotherme

La pièce est trempée dans un bain de sel isotherme, et la température du bain de sel est à la partie inférieure de la zone bainitique (légèrement supérieure à MS). La pièce reste longtemps isotherme jusqu'à ce que la transformation bainitique soit terminée, puis elle est retirée pour refroidissement à l'air. La trempe isotherme est utilisée pour les aciers au-dessus du carbone moyen afin d'obtenir une bainite inférieure pour améliorer la résistance, la dureté, la ténacité et la résistance à l'usure. L'acier à faible teneur en carbone n'adopte généralement pas la trempe isotherme.