Le trempe est un processus mécanique dans lequel l’acier et les alliages de fonte sont renforcés et durcis. Ces métaux sont constitués de métaux ferreux et d’alliages. Cela se fait en chauffant le matériau à une certaine température, en fonction du matériau. Ceci produit un matériau plus dur par durcissement de surface ou par durcissement traversant variant selon la vitesse à laquelle le matériau est refroidi. Le matériau est ensuite souvent trempé pour réduire la fragilité qui peut augmenter lors du processus de trempe. Les articles qui peuvent être trempés comprennent les engrenages, les arbres et les blocs d’usure.

Objet

Avant durcissement, les aciers coulés et le fer ont une structure de grain perlitique uniforme et lamellaire (ou en couches). Il s’agit d’un mélange de ferrite et de cémentite formé lorsque l’acier ou la fonte sont fabriqués et refroidis lentement. La perlite n’est pas un matériau idéal pour de nombreuses applications courantes d’alliages d’acier car elle est assez douce. En chauffant la perlite au-delà de sa température de transition eutectoïde de 727 ° C, puis en refroidissant rapidement, une partie de la structure cristalline du matériau peut être transformée en une structure beaucoup plus dure connue sous le nom de martensite. Les aciers avec cette structure martensitique sont souvent utilisés dans des applications où la pièce doit être très résistante à la déformation, comme le tranchant des lames. C’est très efficace.

ProcessEdit

Le processus de trempe est une progression, commençant par le chauffage de l’échantillon. La plupart des matériaux sont chauffés entre 815 et 900 ° C (1 500 à 1 650 ° F), avec une attention particulière portée au maintien de la température uniforme dans toute la pièce. Il est essentiel de minimiser le chauffage inégal et la surchauffe pour conférer les propriétés du matériau souhaitées.

La deuxième étape du processus de trempe est le trempage. Les pièces peuvent être trempées dans de l’air (four à air), un bain liquide ou un vide. L’allocation de temps recommandée dans les bains de sel ou de plomb peut aller jusqu’à 6 minutes. Les temps de trempage peuvent être un peu plus élevés dans le vide. Comme lors de l’étape de chauffage, il est important que la température dans tout l’échantillon reste aussi uniforme que possible pendant le trempage.

Une fois que la pièce a fini de tremper, elle passe à l’étape de refroidissement. Au cours de cette étape, la pièce est immergée dans une sorte de fluide de trempe; différents fluides de trempe peuvent avoir un effet significatif sur les caractéristiques finales d’une pièce trempée. L’eau est l’un des milieux de trempe les plus efficaces où une dureté maximale est souhaitée, mais il y a peu de chances qu’elle provoque une distorsion et une fissuration minuscule. Lorsque la dureté peut être sacrifiée, des huiles minérales sont souvent utilisées. Ces fluides à base d’huile s’oxydent souvent et forment une boue pendant la trempe, ce qui réduit par conséquent l’efficacité du processus. La vitesse de refroidissement de l’huile est beaucoup inférieure à celle de l’eau. Des taux intermédiaires entre l’eau et l’huile peuvent être obtenus avec un désaltérant formulé à cet effet, une substance à solubilité inverse qui se dépose donc sur l’objet pour ralentir la vitesse de refroidissement.

La trempe peut également être réalisée à l’aide de gaz inertes, tels que l’azote et les gaz nobles. L’azote est couramment utilisé à une pression supérieure à la pression atmosphérique allant jusqu’à 20 bars absolus. L’hélium est également utilisé car sa capacité thermique est supérieure à celle de l’azote. L’argon peut également être utilisé; cependant, sa densité nécessite beaucoup plus d’énergie pour se déplacer et sa capacité thermique est inférieure aux alternatives. Pour minimiser la distorsion dans la pièce, les pièces cylindriques longues sont trempées verticalement; les pièces plates sont trempées sur le bord; et les sections épaisses doivent entrer en premier dans le bain. Pour éviter les bulles de vapeur, le bain est agité.

Souvent, après trempe, un alliage de fer ou d’acier sera excessivement dur et cassant en raison d’une surabondance de martensite. Dans ces cas, une autre technique de traitement thermique appelée trempe est réalisée sur le matériau trempé afin d’augmenter la ténacité des alliages à base de fer. Le revenu est généralement effectué après le durcissement, pour réduire une partie de la dureté excessive, et se fait en chauffant le métal à une température inférieure au point critique pendant une certaine période de temps, puis en le laissant refroidir dans de l’air calme.