Traitement thermique des métaux :ce que vous devez savoir

Les procédés de chauffage des métaux sont utilisés depuis l'Antiquité. À l'époque, les forgerons traitaient le métal à chaud pour en faire des armes, des fers à cheval ou des pièces de wagon. Et au fil des années, chauffer le métal reste le moyen le plus efficace de lui donner la forme souhaitée.

Cependant, de nos jours, le traitement thermique des métaux est devenu un processus beaucoup plus sophistiqué et précis. Grâce à l'usinage moderne, les ingénieurs peuvent désormais façonner les métaux à diverses fins beaucoup plus efficacement.

Mais il y a bien plus dans le traitement thermique des métaux qu'il n'y paraît. Ces processus aident non seulement les ingénieurs à façonner les métaux. Ils modifient également plusieurs propriétés du métal, notamment la dureté, la résistance, la formabilité et l'élasticité.

Dans ce guide, nous discuterons plus en détail de ce qu'est le traitement thermique des métaux, ainsi que des types, processus et objectifs de traitement thermique.

Qu'est-ce que le traitement thermique des métaux ?

En termes simples, le traitement thermique du métal comprend le chauffage et le refroidissement du matériau. Le métal ou l'alliage est d'abord chauffé à une température spécifique pour le rendre plus formable, puis il est refroidi pour le durcir.

L'objectif d'un processus de traitement thermique est de faire ressortir les propriétés mécaniques, chimiques et physiques souhaitées du métal en modifiant sa microstructure . De telles altérations peuvent rendre le métal plus solide, plus résistant à l'abrasion, plus ductile ou plus résistant à la température.

Bien sûr, le chauffage du métal se produit dans pratiquement tous les processus métalliques, qu'il s'agisse de soudage ou de découpe au laser, mais les processus de traitement thermique sont plus contrôlés.

En résumé, le traitement thermique des métaux joue un rôle essentiel dans les processus de fabrication des métaux. Il permet aux ingénieurs de sélectionner les propriétés du matériau et de le rendre plus résistant à l'usure.

Comment fonctionne un processus de traitement thermique des métaux ?

Bien qu'il existe plusieurs types de procédés de traitement thermique des métaux (nous en discuterons plus loin dans l'article), ils suivent tous des étapes similaires. Ces étapes sont généralement :

1. L'étape de chauffage , où le métal est chauffé à une température spécifique.
2. L'étape de trempage , où le matériau est maintenu à une température spécifique pendant une période de temps donnée.
3. L'étape de refroidissement , où le métal est refroidi à température ambiante.

Nous en discutons plus en détail ci-dessous.

L'étape de chauffage

La première étape consiste à chauffer le métal à la température requise. Au cours de cette étape, il est essentiel de s'assurer que le matériau est chauffé uniformément . C'est pourquoi le chauffage est effectué lentement.

Si vous deviez chauffer le métal de manière inégale, certaines sections pourraient se dilater plus rapidement que d'autres, entraînant des fissures et des déformations.

Le taux de chauffage est choisi en fonction des variables suivantes :

• La conductivité thermique du métal – plus la conductivité est élevée, plus le matériau chauffera rapidement ;
• L'état du matériel – si le métal a déjà été durci ou soumis à des contraintes auparavant, il doit être chauffé plus lentement que le matériau qui ne l'a pas été ;
• La taille et la section transversale du matériau – les pièces plus grandes avec des sections transversales inégales doivent être chauffées plus lentement, car il existe un risque de déformation et de fissuration excessives.

L'étape de trempage

Avant de refroidir, le métal passe par le processus de trempage . Son but est de maintenir le matériau à une température spécifique jusqu'à ce qu'il change sa structure en celle souhaitée.

Le temps pendant lequel le métal « trempe » est appelé « période de trempage ». Les ingénieurs le déterminent en fonction de l'analyse chimique et de la masse du métal.

L'étape de refroidissement

Enfin, il y a la phase de refroidissement au cours de laquelle le métal est ramené à température ambiante. La méthode de refroidissement dépendra du métal. Dans la plupart des cas, il aura besoin d'un moyen de refroidissement – sous forme liquide, solide, gazeuse ou une combinaison des deux.

Le métal et le milieu affectent également la vitesse et la méthode de refroidissement. Par exemple, vous pouvez utiliser la trempe . Il s'agit de refroidir rapidement le métal à l'aide d'air, d'huile, d'eau, de saumure ou d'un autre milieu. Par exemple, la trempe à l'eau est souvent utilisée lorsque l'on travaille avec du cuivre.

Cependant, il est important de noter que la trempe peut fissurer ou déformer certains métaux. En règle générale, la trempe à l'eau peut être utilisée pour refroidir l'acier au carbone, tandis que les méthodes plus lentes sont préférables pour durcir l'acier allié.

Quels sont les types de traitement thermique des métaux dans l'usinage ?

Comme mentionné précédemment, il existe plusieurs types de traitement thermique. Et bien qu'ils suivent tous des processus similaires de chauffage, de trempage et de refroidissement, ils ont tous des objectifs différents dans l'usinage.

Les quatre types de traitement thermique des métaux sont :

• durcissement,
• trempe,
• recuit,
• et normalisation.

Durcissement

Le durcissement est le processus consistant à chauffer le métal à une température spécifique et à le tremper le plus rapidement possible.

Le métal est d'abord chauffé à une température où les éléments présents dans le métal entrent dans la solution de fines particules, renforçant le matériau. Une trempe rapide aide alors à piéger ces particules dans la solution.

Le but de ce processus est de renforcer le métal. Le durcissement rend également le métal plus cassant tout en diminuant sa ductilité. C'est pourquoi il est recommandé de tremper le métal après durcissement.

Tempérer

Comme le durcissement, le but du revenu est d'augmenter la résilience de l'acier. Dans ce cas, cependant, le métal est chauffé à la température inférieure au point critique , qui maintient la dureté tout en réduisant la fragilité.

Il aide à réduire la dureté causée par le durcissement, permettant aux techniciens de développer de nouvelles propriétés physiques pour le métal. Pour cette raison, le revenu suit souvent le durcissement lors des processus de traitement thermique.

Recuit

Pendant le processus de recuit, le métal est chauffé à une température spécifique, le maintenant à cette température pour le transformer puis le refroidir.

Le recuit convient aux métaux comme l'aluminium, l'acier, le cuivre, l'argent et le laiton, et son but est de diminuer la dureté du métal tout en augmentant sa ductilité. Donc, en d'autres termes, le recuit est l'opposé du durcissement.

Quant au processus de refroidissement, il peut être plus rapide lors du recuit de l'argent, du cuivre ou du laiton. Cependant, lorsque vous travaillez avec de l'acier, le refroidissement doit se produire lentement et progressivement pour être efficace.

Normalisation

La normalisation est essentiellement une autre forme de recuit. La différence est que le métal est chauffé à une température plus élevée .

Une fois chauffé, le métal est maintenu à cette température critique jusqu'à sa transformation, puis l'air est refroidi. Le processus conduit à des grains austénitiques plus petits, le refroidissement par air aidant à produire des grains ferritiques et plus raffinés.

Le but de la normalisation est de supprimer les contraintes internes des métaux , ce qui peut entraîner une défaillance du métal lorsqu'il n'est pas pris en charge. Une fois le métal normalisé, les techniciens utilisent le durcissement pour renforcer le matériau et assurer le succès du processus de fabrication.

Pourquoi les métaux sont-ils traités thermiquement ?

Le traitement thermique des métaux est une partie impérative de la fabrication des métaux . Sans ce processus, la production de pièces pour les appareils et les équipements ne serait pas possible, car ils ne fonctionneraient pas correctement.

Le traitement thermique garantit que les métaux comme l'acier et l'aluminium sont suffisamment solides pour résister à des applications spécifiques. Par exemple, les métaux traités thermiquement sont utilisés dans les avions, les voitures et d'autres produits qui reposent sur des métaux dotés d'une résistance et d'une résistance accrues.

Les procédés de traitement thermique améliorent également la durabilité des métaux. C'est pourquoi les métaux traités thermiquement sont devenus le cœur des machines rentables , car ils sont plus efficaces et moins sujets aux dommages.

Cependant, le traitement thermique du métal n'offre pas seulement des avantages d'application. Il offre également de nombreux avantages aux fabricants. Par exemple, un processus de traitement thermique soulage les contraintes internes dans le matériau, ce qui le rend beaucoup plus facile à souder ou à usiner.

Si nous devions résumer tous les avantages des procédés de traitement thermique, la liste comprendrait les éléments suivants :

• Augmentation de la résistance du matériau tout en le rendant plus ductile et flexible ;
• Diminution des contraintes internes, rendant le matériau plus facile à souder ou à usiner ;
• Amélioration de la fragilité ;
• A introduit des propriétés de résistance à l'usure dans le matériau ;
• Amélioration des propriétés électriques et magnétiques des métaux.

Principaux plats à emporter

En résumé, le traitement thermique des métaux est un processus de chauffage, de trempage et de refroidissement du matériau. Au cours du processus de traitement thermique, le métal modifie sa microstructure, ce qui améliore sa résistance, sa durabilité, sa fragilité et sa flexibilité.

Il existe plusieurs types de processus de chauffage des métaux, les plus courants étant le durcissement, le revenu, le recuit et la normalisation. Et bien que tous suivent les mêmes processus, leurs objectifs sont différents.

Le traitement thermique est essentiel pour améliorer les propriétés mécaniques du métal, ce qui améliore la compatibilité du matériau avec d'autres matériaux et pièces.

C'est pourquoi les métaux traités thermiquement sont utilisés dans des applications et des produits nécessitant une résistance et une résistance accrues, comme les avions, les voitures ou les machines.

Cependant, si le traitement thermique peut améliorer ses produits, il doit être effectué par des techniciens qualifiés. C'est là que Gensun Precision Machining peut vous aider. Contactez-nous dès aujourd'hui pour en savoir plus sur nos services et voir comment nous pouvons vous aider dans vos projets.