5 choses à considérer lors du traitement thermique du métal

Pourquoi inclure le traitement thermique du métal dans les spécifications des pièces découpées ?

Nous avons parlé ailleurs de la façon dont la dilatation thermique peut être un facteur lors du choix de la précision des dimensions d'une pièce métallique.

À savoir, si même une légère différence de tolérance causée par la dilatation thermique affecte les performances de la pièce, il est sage d'éviter de spécifier une tolérance très serrée chaque fois qu'il peut y avoir un risque de variation des températures environnementales. Et cela signifie des variations à n'importe quel endroit du processus, de la découpe et de l'inspection des pièces à l'assemblage et à l'utilisation finale.

Mais qu'en est-il lorsque vous traitez délibérément des métaux à la chaleur ? dans le cadre normal de votre processus de fabrication ? Que devez-vous donc garder à l'esprit lorsque vous créez des spécifications pour de petites pièces métalliques découpées, telles que celles que nous produisons chez Metal Cutting Corporation ?

Pourquoi traiter thermiquement les métaux ?

Pourquoi les métaux sont-ils traités thermiquement ? Il existe de nombreuses raisons importantes. Mais fondamentalement, le processus de traitement thermique des métaux implique l'application contrôlée de chaleur pour modifier les propriétés physiques - et parfois chimiques - du matériau.

Bien que nous ne traitions pas les métaux à chaud dans le cadre de nos services chez Metal Cutting, nous sommes conscients de ses effets de modification de dimension potentiels. . Mais avant d'explorer les conséquences involontaires sur les dimensions des pièces métalliques, discutons de certains avantages du traitement thermique et du recuit.

Comment traiter thermiquement le métal pour produire des résultats différents

Selon la méthode utilisée, les métaux traités thermiquement deviennent plus durs ou plus mous, plus ou moins cassants, ou plus forts ou plus faibles. En fonction des résultats finaux souhaités, la méthode peut impliquer :

• Utiliser plusieurs traitements
• Modification de la température à laquelle le métal est traité thermiquement
• Variation de la durée d'application de la chaleur
• Contrôle de la rapidité ou de la lenteur du refroidissement du matériau

La manière dont vous appliquez et évacuez la chaleur lorsque vous traitez thermiquement le métal a un impact à la fois sur la limite d'élasticité et la dureté du produit final.

Pourquoi traiter thermiquement des métaux tels que l'acier inoxydable ?

Par exemple, l'acier inoxydable est généralement traité thermiquement pour augmenter sa dureté; en revanche, il peut également devenir plus cassant.

À l'inverse, l'acier inoxydable peut être traité thermiquement pour augmenter sa ductilité, ce qui contribue à minimiser la fissuration et à augmenter la maniabilité. Cependant, ce processus peut également diminuer la dureté de l'acier.

Par conséquent, l'obtention d'un métal avec les caractéristiques souhaitées, comme un acier inoxydable avec une résistance à la traction élevée mais une fragilité relativement faible, peut nécessiter plusieurs traitements à différentes températures et différentes durées.

Métal recuit ou traité thermiquement :ce n'est pas la même chose

Souvent utilisé de manière interchangeable avec le terme traitement thermique , recuit est une méthode spécifique utilisée pour adoucir les métaux, dans le but d'augmenter leur ductilité et de diminuer leur fragilité.

Le recuit peut également être utilisé pour augmenter la nature homogène des métaux, ainsi que pour restaurer leur ductilité avant une manipulation ultérieure. Par exemple, lorsque l'acier inoxydable 316 est travaillé, il peut acquérir des propriétés magnétiques indésirables ; cependant, le recuit de l'acier inoxydable peut lui redonner (ou être très proche) son état non magnétique d'origine.

Le recuit est effectué à l'aide de fours spécialisés dans lesquels les conditions sont étroitement contrôlées. Le métal est chauffé à une température élevée, généralement légèrement supérieure à la température de recristallisation.

Le matériau est maintenu à haute température pendant plusieurs heures à plusieurs jours, puis on le laisse refroidir (dans le cas des aciers et autres métaux ferreux, très lentement).

Où Votre traitement thermique des métaux est un autre facteur

Lorsque vous traitez thermiquement du métal, l'atmosphère dans laquelle le processus se produit est également importante, car elle a un impact sur la surface et la résistance du matériau.

Par exemple, si vous traitez thermiquement le tungstène dans une atmosphère normale, cela produira une oxydation qui rendra la finition de surface poreuse. Cependant, travailler dans un environnement contrôlé, tel qu'un vide ou une atmosphère scellée d'azote, d'argon ou d'hydrogène, vous permet de traiter thermiquement le métal sans oxydation.

L'acier à faible teneur en carbone peut être recuit dans un environnement riche en carbone pour durcir l'acier avec une couche de surface à haute teneur en carbone qui a une bonne résistance à la fatigue et à l'usure. Cette technique est utilisée pour améliorer la dureté et la durabilité de produits tels que les ressorts en fil d'acier au carbone et les pièces forgées.

Cependant, si la "carburation" n'est pas une caractéristique souhaitée, le recuit doit être effectué dans un environnement pauvre en carbone ou exempt de carbone.

Comment la composition de l'alliage peut affecter le traitement thermique du métal

Parfois, trouver la bonne "formule" pour la composition d'un alliage et la méthode de traitement thermique du métal est essentiel pour obtenir les propriétés finales souhaitées. Un bon exemple est la propriété de mémoire de forme de l'alliage nickel-titane - autrement connu sous le nom de NiTi ou nitinol .

Ce matériau « élastique » a d'abord été utilisé pour fabriquer des montures de lunettes qui peuvent se plier et reprendre comme par magie leur forme d'origine. Aujourd'hui, le NiTi est largement utilisé pour les applications de tubes de dispositifs médicaux tels que les fils de guidage de cathéter, les stents et les aiguilles de microchirurgie.

(Vous pouvez en savoir plus sur le NiTi et d'autres matériaux de tubulure dans notre livre blanc, Tubes pour dispositifs médicaux au 21e siècle :qui en a besoin ? )

La propriété de mémoire de forme du NiTi dépend du traitement thermique. C'est ce qui permet au NiTi de subir une déformation à une température, puis de retrouver sa forme d'origine non déformée lorsqu'il est chauffé au-dessus de sa température dite de transformation.

Cependant, le NiTi est notoirement difficile à fabriquer, en raison à la fois de la forte réactivité du titane et du fait que même de légères variations de composition peuvent affecter la température de transformation.

Par exemple, si les atomes de titane se combinent avec de l'oxygène ou du carbone, la structure cristalline du NiTi peut perdre du titane, entraînant une baisse de la température de transformation. S'il y a trop peu de nickel et que le matériau vieillit trop longtemps, la température de transformation est augmentée.

Spécifier le métal traité thermiquement à l'avant

Quelle que soit la méthode utilisée pour traiter thermiquement les métaux, il est extrêmement important d'identifier le processus dans les spécifications de vos pièces métalliques découpées. Il est remarquable de constater à quel point le traitement thermique des métaux peut modifier certaines dimensions de pièces soigneusement usinées et n'avoir aucun effet sur d'autres paramètres.

Par exemple, si vous avez une spécification de rectitude, vous devez déterminer si le traitement thermique et toute dilatation du métal qui en résulte auront un impact sur les dimensions de vos pièces coupées et, en fin de compte, sur leur performance - et si c'est le cas, vous pouvez devez ajuster vos tolérances en conséquence.

Le métal traité thermiquement peut même impacter l'emballage

De plus, il est important de s'assurer que les pièces métalliques traitées thermiquement seront emballées correctement pour éviter de déformer ou d'endommager les pièces préalablement coupées pendant leur transport.

Par exemple, chez Metal Cutting, nous voulons toujours savoir si les pièces que nous coupons seront ensuite envoyées à un tiers pour un traitement thermique ou un recuit. Étant donné que les pièces sont rendues plus souples par le recuit, un emballage inadéquat peut déformer les pièces recuites lorsqu'elles sont reconditionnées et vous sont envoyées (ou nous sont renvoyées pour un traitement supplémentaire).

Des pièces telles que des tiges peuvent se courber si elles se dilatent et ne sont pas correctement emballées après le traitement thermique du métal. D'autres pièces peuvent commencer à se frotter les unes contre les autres et à rayer leur finition de surface si l'emballage ne maintient plus solidement les pièces métalliques traitées thermiquement.

Encore une autre raison pour des spécifications approfondies

L'essentiel est qu'avec le métal traité thermiquement, les méthodes et les effets doivent être pris en compte et partagés avec vos partenaires de fabrication lorsque vous créez les spécifications pour vos besoins en petites pièces. Cela vous aidera à optimiser la fabricabilité et à obtenir les résultats souhaités.

Pour en savoir plus sur l'optimisation de la précision et de l'efficacité de vos spécifications, téléchargez notre guide gratuit Comment affiner votre demande de devis pour en tirer le maximum d'avantages :questions fréquemment posées sur l'approvisionnement en petites pièces .