Le traitement thermique des métaux et les fameux « quatre feux »
Le traitement thermique des métaux est un procédé dans lequel une pièce métallique est chauffée dans un milieu choisi à une température appropriée, maintenue à cette température pendant un certain temps, puis refroidie dans différents milieux à différentes vitesses, afin de contrôler ses propriétés en modifiant la microstructure en surface ou dans le volume.
Le processus de traitement thermique comprend généralement trois étapes : le chauffage, le maintien (ou trempage) et le refroidissement.
Les traitements thermiques globaux communément appelés les quatre feux sont les quatre méthodes les plus fréquemment utilisées : recuit, normalisation, trempe et revenu.
Le recuit est un traitement thermique consistant à chauffer l'acier à une température précise, à la maintenir pendant une durée déterminée, puis à le refroidir lentement dans le four. La microstructure résultante est généralement composée de perlite et de ferrite. Le recuit a pour principaux objectifs d'éliminer les défauts structuraux, d'homogénéiser la composition, d'affiner la taille des grains et d'améliorer les propriétés mécaniques. Il permet également de réduire la dureté, d'accroître la ductilité et la ténacité, et d'améliorer l'usinabilité.
La normalisation consiste à chauffer l'acier au-dessus d'une certaine température afin qu'il se transforme entièrement en austénite, puis à le refroidir à l'air. La structure obtenue est généralement de la sorbite (une structure perlitique fine). Comparée au recuit, la normalisation permet un refroidissement plus rapide, ce qui produit une microstructure plus fine et des propriétés mécaniques légèrement supérieures. La normalisation est également moins chronophage et nécessite moins de temps d'utilisation du four, ce qui lui confère une productivité accrue.
La trempe est un traitement thermique consistant à chauffer l'acier au-dessus d'une température spécifiée, à la maintenir à cette température, puis à le refroidir rapidement par immersion dans un milieu de trempe. La température chute alors brutalement à une vitesse supérieure à la vitesse critique de refroidissement. Ce procédé produit une structure principalement hors d'équilibre, telle que la martensite ou la bainite inférieure. La trempe augmente la résistance et la dureté, mais diminue la ductilité. Les milieux de trempe courants comprennent l'eau, l'huile, les solutions alcalines et les solutions salines.
Le revenu consiste à réchauffer un acier préalablement trempé à une certaine température, puis à le refroidir selon une méthode spécifique. On distingue trois types de revenus selon la température : le revenu à basse température, à moyenne température et à haute température.
Revenu à basse température (150–250°C) : vise à conserver une dureté et une résistance à l’usure élevées après la trempe tout en réduisant les contraintes internes et la fragilité afin d’éviter les fissures ou les défaillances prématurées en service.
Revenu à température moyenne (350–500°C) : vise à obtenir une limite d’élasticité élevée, une bonne limite élastique et une ténacité améliorée.
Revenu à haute température (500–650°C) : la trempe suivie d'un revenu à haute température est communément appelée trempe et revenu ; son objectif est un ensemble équilibré de propriétés mécaniques — une bonne résistance, dureté, ductilité et ténacité.
La plupart des produits de notre entreprise nécessitent un ou plusieurs des traitements thermiques mentionnés ci-dessus. Les programmes de traitement thermique varient selon les matériaux. Les quatre principaux composants d'un outil de forage — le trépan, la tige de forage, le manchon de raccordement et l'adaptateur de queue — requièrent tous un traitement thermique. Par conséquent, les bonnes pratiques de traitement thermique sont essentielles dans notre secteur de l'usinage et pour les outils de forage de roche. Ne sous-estimez pas ces quatre étapes cruciales : une erreur à l'une d'entre elles peut anéantir tout le travail accompli. Étudiez, documentez-vous et acquérez de l'expérience.
