Le chauffage du métal peut à la fois l'affaiblir et le renforcer, en fonction du processus de traitement thermique appliqué.
Les traitements thermiques tels que le recuit peuvent ramollir le métal, le rendant plus ductile et moins résistant.
En revanche, des procédés tels que la précipitation ou la cémentation peuvent accroître la résistance et la dureté du métal.
La clé réside dans le contrôle des processus de chauffage et de refroidissement, qui peuvent être adaptés pour obtenir des propriétés spécifiques du matériau.
1. Recuit et adoucissement
Le recuit est un processus de traitement thermique qui consiste à chauffer le métal à une température spécifique, puis à le refroidir lentement.
Ce processus est utilisé pour réduire la dureté, augmenter la ductilité et éliminer les contraintes internes.
Ce faisant, le métal devient plus souple et plus facile à travailler, ce qui peut être bénéfique pour les opérations de formage, mais entraîne une réduction de la résistance.
2. Procédés de trempe
À l'inverse, les procédés tels que la trempe à cœur, la cémentation et la trempe par précipitation sont conçus pour augmenter la résistance et la dureté du métal.
La trempe à cœur consiste à chauffer le métal puis à le tremper dans l'eau ou l'huile pour le durcir.
La cémentation ajoute une couche superficielle dure et résistante à l'usure à une pièce, tout en conservant un cœur plus souple et plus résistant.
La trempe par précipitation consiste à chauffer le métal pour précipiter de fines particules d'une seconde phase, ce qui renforce le métal.
3. Compromis entre résistance et ténacité
Le traitement thermique peut affecter l'équilibre entre la résistance (mesurée par la dureté) et la ténacité.
L'augmentation de la résistance par le biais de processus de durcissement peut entraîner une fragilité.
Pour atténuer ce phénomène, les pièces sont souvent trempées ou étirées afin de réduire la fragilité et de restaurer une certaine ténacité.
Le degré de trempe est déterminé par l'équilibre souhaité entre la résistance et la ténacité du matériau final.
4. Traitements thermiques spécifiques pour des besoins spécifiques
Différents traitements thermiques sont utilisés pour obtenir des propriétés spécifiques dans les métaux.
Par exemple, la trempe par induction ou à la flamme permet de durcir une seule zone d'une pièce.
Les traitements de détente sont quant à eux utilisés pour éliminer les contraintes du matériau avant ou après l'usinage.
L'austempering et le marquenching ajoutent de la résilience (ressort) à un métal.
Le recuit magnétique modifie la perméabilité magnétique.
5. Impact sur les différents alliages
Contrairement aux alliages à base de fer, la plupart des alliages soumis à un traitement thermique ne subissent pas de transformation en ferrite.
Au lieu de cela, ils durcissent par précipitation, un processus souvent appelé "durcissement par vieillissement".
Ce processus lent dépend de la température et de la nucléation aux limites du grain, qui renforce la matrice cristalline.
6. Transformation en martensite
De nombreux métaux et non-métaux présentent une transformation en martensite lorsqu'ils sont refroidis rapidement.
Cette transformation, qui est sans diffusion, piège les atomes de soluté dans le réseau, créant des contraintes de cisaillement et durcissant le métal.
Toutefois, l'effet varie en fonction de l'alliage ; alors que l'acier durcit, l'aluminium peut se ramollir.
7. Applications pratiques
Le traitement thermique est essentiel dans la fabrication, car il améliore les propriétés, les performances et la durabilité des métaux.
Il est crucial pour le fonctionnement de divers équipements et outils, dont il améliore la solidité, la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion.
En résumé, le fait de chauffer un métal peut le rendre plus faible ou plus fort, en fonction du résultat escompté du processus de traitement thermique.
Le chauffage et le refroidissement contrôlés sont utilisés pour manipuler les propriétés du métal, en équilibrant la résistance, la dureté, la ductilité et la ténacité en fonction des besoins d'applications spécifiques.
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