Les avantages du traitement thermique du métal

L'usinage CNC est un processus de fabrication soustractif qui utilise des outils de coupe pour enlever la matière d'un bloc solide, révélant la forme de la pièce finale. Pour faciliter le processus d'usinage et créer une pièce finale supérieure, les métaux utilisés doivent être usinables. En outre, les propriétés matérielles de la pièce métallique peuvent être améliorées une fois le processus d'usinage terminé. C'est là que les traitements thermiques entrent en jeu. Voici tout ce que vous devez savoir sur le traitement thermique du métal et les avantages les plus importants des traitements thermiques.

Le processus de traitement thermique

Les processus de traitement thermique consistent à chauffer le métal jusqu'à ce que sa microstructure change, puis à maintenir le métal dans cet état (trempage) avant de le refroidir pour durcir le matériau. La durée de trempage d'un métal dépend du processus de traitement thermique que vous utilisez, du métal que vous utilisez et de la taille de votre pièce. Plus le temps de trempage est long, plus la microstructure change, ce qui aura un impact sur les propriétés mécaniques du métal.

La vitesse de refroidissement et les conditions environnantes peuvent également modifier la structure et les propriétés du métal. Bien que la saumure puisse refroidir les métaux plus rapidement, vous pouvez également utiliser de l'huile, de l'eau, de l'air pulsé ou des fournaises.

Des traitements thermiques peuvent être appliqués tout au long du processus de fabrication, conférant aux pièces leurs propriétés initiales, intermédiaires ou finales. Lors de l'usinage de pièces CNC, vous pouvez appliquer un traitement thermique avant de commencer le processus d'usinage, car cela peut réduire les délais et rendre le métal plus maniable. Dans d'autres cas, vous pouvez appliquer des traitements thermiques au métal après l'usinage pour le rendre plus dur et plus durable.

Traitements thermiques CNC courants

Recuit

Réalisé pour réduire la dureté du métal et augmenter sa ductilité, le processus de recuit consiste à chauffer et à tremper le métal à une température critique avant de le refroidir. Cela aide à soulager les contraintes internes et rend le métal moins susceptible de se casser ou de se fracturer lors de l'usinage. Vous pouvez utiliser plusieurs techniques de recuit, telles que le recuit complet, le recuit de recristallisation, le recuit partiel et le recuit final pour obtenir les propriétés finales souhaitées.

La normalisation est une autre technique de recuit qui consiste à chauffer le métal puis à le refroidir à température ambiante à un rythme beaucoup plus rapide que le recuit typique. Une fois que le métal atteint 40 °C de plus que sa température critique supérieure, il trempera avant de refroidir à l'air. La normalisation soulage les contraintes internes causées par la trempe, la coulée ou le soudage pour éviter la rupture du métal, ce qui renforce le métal et produit des grains ferritiques petits, raffinés et de taille uniforme.

Cémentation

Pour durcir l'extérieur d'une pièce sans altérer son intérieur, vous pouvez utiliser le procédé de cémentation. La cémentation, également connue sous le nom de durcissement frontal ou de durcissement superficiel, crée des pièces moins fragiles et plus maniables que les autres méthodes qui augmentent la dureté dans tout le métal. Une forme de cémentation consiste à chauffer votre métal dans un environnement riche en carbone (carburation), car cela augmente la résistance et la teneur en carbone de la surface métallique.

Durcissement par précipitation

Le durcissement ou le vieillissement par précipitation crée des métaux solides et légers, ce qui en fait un choix populaire pour le traitement thermique des composants de l'industrie aérospatiale. Si vous avez un métal malléable, vous pouvez le chauffer à haute température, le tremper et le chauffer à une température plus basse pendant une période prolongée pour disperser les précipités uniformément dans la structure du grain du métal et augmenter sa résistance et sa dureté.

Soulager le stress

L'usinage, le formage, le laminage et le redressage CNC peuvent tous provoquer une accumulation de contraintes dans les pièces, ce qui peut les affaiblir et réduire leur qualité globale. Le détensionnement éliminera les contraintes résiduelles et améliorera les propriétés mécaniques de la pièce sans altérer sa structure ni sa dureté. Ce processus consiste à chauffer les métaux à des températures juste en dessous de leur limite critique inférieure. Le processus de refroidissement est toujours lent, ce qui permet de créer des pièces uniformes aux propriétés mécaniques constantes.

Trempe et revenu

Ce traitement thermique en deux parties augmente la dureté, la ductilité et la résilience des alliages à base de fer. Pendant la trempe, le métal est chauffé à une température élevée, changeant sa structure cristalline de ferrite en austénite et lui permettant d'absorber plus de carbone. Le métal sera ensuite rapidement refroidi pour verrouiller les changements de microstructure. Étant donné que la trempe crée des pièces très dures, elle intervient généralement après l'usinage CNC.

Pour réduire la fragilité, soulager les contraintes internes et améliorer la longévité et les propriétés mécaniques de la pièce, vous pouvez ensuite tremper le métal en le chauffant à une température modérée inférieure à son point critique.

Avantages du traitement thermique du métal

Qu'est-ce que le traitement thermique fait au métal? Le traitement thermique du métal peut augmenter considérablement sa résistance, ce qui fait du traitement thermique un choix populaire parmi les fabricants des industries automobile et aérospatiale. Malheureusement, lorsque vous augmentez la résistance d'un matériau, vous pouvez également finir par réduire sa ténacité et augmenter sa fragilité. Pour vous assurer que votre métal ne devienne pas trop cassant, vous devrez peut-être recuire ou tremper vos pièces pour soulager les contraintes internes. En suivant les procédures de relaxation des contraintes, vos métaux traités thermiquement seront beaucoup plus faciles à travailler et à usiner.

De plus, en appliquant des traitements thermiques aux alliages métalliques, vous pouvez modifier la microstructure ou la composition chimique du métal pour modifier sa résistance à la corrosion, son magnétisme, sa durabilité, sa conductivité thermique et sa conductivité électrique. Vous pouvez même soumettre une pièce métallique à de nombreux traitements thermiques pour obtenir les performances souhaitées.

Traitement thermique du métal avec l'aide de Fast Radius

En traitant thermiquement votre métal, vous pouvez créer des pièces métalliques plus solides, moins cassantes et plus usinables. Vous pouvez même améliorer les propriétés électriques de votre métal avec des traitements thermiques. Cependant, certains traitements thermiques sont meilleurs que d'autres en fonction du matériau, il est donc essentiel de faire vos recherches. Lorsqu'il s'agit de choisir le bon traitement thermique pour votre pièce, tenez compte du type de métal que vous utilisez et des propriétés que vous souhaitez qu'il ait. Vous pouvez également travailler avec un partenaire de fabrication de confiance pour déterminer la meilleure méthode de traitement thermique pour vos besoins.

Chez Fast Radius, notre équipe d'ingénieurs et de concepteurs expérimentés peut vous aider à choisir la méthode de traitement thermique la mieux adaptée à votre projet. De plus, nous fournirons une assistance de bout en bout pour l'intégralité de votre cycle de production. Contactez-nous dès aujourd'hui pour commencer votre prochain projet.