À la base, le revenu est un traitement thermique principalement appliqué à certains alliages à base de fer. Les métaux qui peuvent être revenus sont ceux qui peuvent d'abord être trempés, une catégorie qui comprend la grande majorité des aciers et certains types de fonte. Cette capacité dépend de la teneur en carbone suffisante du métal pour subir un changement structurel critique lorsqu'il est chauffé puis refroidi rapidement.
La capacité d'un métal à être revenu n'est pas une propriété indépendante, mais une conséquence directe de sa capacité à être trempé. Par conséquent, le revenu est presque exclusivement appliqué aux métaux ferreux — comme l'acier et la fonte — qui contiennent suffisamment de carbone pour former une structure dure et cassante appelée martensite lors de la trempe.
L'exigence fondamentale : la capacité de tremper
Le revenu n'est jamais un processus autonome. C'est la deuxième étape d'un traitement thermique en deux parties conçu pour obtenir un équilibre précis des propriétés mécaniques.
Le rôle critique du carbone et du fer
L'ensemble du processus repose sur la relation unique entre les atomes de fer et de carbone dans l'acier. Lorsque l'acier est chauffé à haute température, sa structure cristalline change et permet aux atomes de carbone de se dissoudre dans le fer.
Créer la martensite : l'étape de trempe
Si l'acier chaud est ensuite refroidi très rapidement (un processus appelé trempe), les atomes de carbone sont piégés dans la structure cristalline du fer. Cela crée une nouvelle microstructure très contrainte et très dure connue sous le nom de martensite. Cet état durci est le prérequis nécessaire au revenu.
Pourquoi la plupart des métaux non ferreux ne peuvent pas être revenus
Les métaux comme l'aluminium, le cuivre, le laiton ou le titane n'ont pas cette relation spécifique fer-carbone. Leurs structures cristallines ne forment pas de martensite par trempe. Bien qu'ils puissent être renforcés par d'autres méthodes comme le « durcissement par vieillissement » ou le « durcissement par déformation », ils ne peuvent pas être revenus au sens traditionnel.
Quels aciers et quelles fontes peuvent être revenus ?
Pratiquement tout acier ou alliage de fer qui peut être trempé peut ensuite être revenu. L'alliage spécifique est choisi en fonction des propriétés finales souhaitées.
Aciers au carbone et alliés
C'est la catégorie la plus vaste et la plus courante. Elle comprend tout, des simples aciers à haute teneur en carbone utilisés pour les limes et les lames aux aciers alliés complexes contenant des éléments tels que le chrome, le molybdène et le vanadium. Ces éléments d'alliage améliorent la capacité de l'acier à durcir de manière profonde et uniforme.
Aciers à outils
Comme leur nom l'indique, ce sont des alliages spécialisés conçus pour les outils, les matrices et les tranchants. Ils sont formulés pour une dureté et une résistance à l'usure exceptionnelles, ce qui est obtenu grâce à un cycle précis de trempe et de revenu. Les exemples incluent les aciers à outils travaillés à chaud et à froid.
Aciers à ressorts et à roulements
Ces alliages sont conçus pour équilibrer la dureté avec la ténacité et la résistance à la fatigue. Les aciers à ressorts sont revenus à des températures plus élevées pour obtenir la flexibilité dont ils ont besoin, tandis que les aciers pour roulements anti-friction sont revenus pour une dureté extrême et une stabilité dimensionnelle.
Aciers inoxydables martensitiques
La plupart des aciers inoxydables courants (comme ceux utilisés dans les éviers de cuisine) sont austénitiques et ne peuvent pas être durcis par traitement thermique. Cependant, les aciers inoxydables martensitiques ont une composition différente qui leur permet d'être trempés et revenus, ce qui les rend adaptés aux couverts, aux instruments chirurgicaux et aux composants à haute résistance.
Comprendre le compromis : dureté contre ténacité
Le but principal du revenu est de sacrifier stratégiquement une petite quantité de dureté pour un gain significatif de ténacité.
La fragilité de l'acier entièrement durci
L'acier qui a été trempé pour former 100 % de martensite est à sa dureté maximale. Cependant, il est aussi extrêmement cassant, comme du verre. Un impact vif pourrait le faire éclater, le rendant inutile pour la plupart des applications.
Comment le revenu sacrifie la dureté pour la ténacité
Le revenu implique de réchauffer l'acier durci à une température précise (bien en dessous de la température de durcissement initiale) et de le maintenir à cette température. Ce chauffage contrôlé permet à certains des atomes de carbone piégés de se déplacer, soulageant les contraintes internes intenses au sein de la structure martensitique.
Le spectre du revenu
Les propriétés finales sont dictées par la température de revenu. Une basse température (par exemple, 200 °C / 400 °F) soulage juste assez de contrainte pour réduire la fragilité tout en conservant la majeure partie de la dureté. Une haute température (par exemple, 600 °C / 1100 °F) entraîne une perte de dureté beaucoup plus importante mais un gain massif de ténacité et de ductilité.
Faire le bon choix pour votre objectif
Sélectionner un métal revenu et le traitement thermique correspondant consiste à définir la propriété la plus critique pour l'application finale.
- Si votre objectif principal est la dureté maximale et la résistance à l'usure : Vous travaillerez avec des aciers à outils à haute teneur en carbone ou des aciers à roulements, en utilisant une température de revenu très basse.
- Si votre objectif principal est la ténacité et la résistance aux chocs : Vous sélectionnerez des aciers alliés à moyenne teneur en carbone et utiliserez une température de revenu plus élevée pour créer des composants tels que des essieux, des boulons structurels ou des ressorts.
- Si votre objectif principal est la résistance à la corrosion et la résistance : Vous devez spécifier un acier inoxydable martensitique, qui est la seule classe d'acier inoxydable pouvant subir ce processus de trempe et de revenu.
En fin de compte, choisir un métal revenu revient à sélectionner un matériau dont les propriétés peuvent être précisément conçues pour naviguer dans le compromis fondamental entre dureté et ténacité.
Tableau récapitulatif :
| Type de métal | Caractéristiques clés | Applications courantes |
|---|---|---|
| Aciers au carbone et alliés | Peuvent être trempés et revenus ; les propriétés varient selon la teneur en carbone. | Lames, outils, composants structurels. |
| Aciers à outils | Dureté et résistance à l'usure élevées après un traitement thermique précis. | Matrices, outils de coupe, moules. |
| Aciers inoxydables martensitiques | Résistance à la corrosion combinée à une haute résistance grâce au revenu. | Couverts, instruments chirurgicaux. |
| Fonte | Certains types peuvent être trempés et revenus. | Pièces de moteur, composants robustes. |
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