Qu'est-ce que le traitement thermique et comment les pièces en bénéficient-elles ?

Qu'est-ce que le traitement thermique et comment les pièces en bénéficient-elles ?

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Usine de traitement thermique

Présentation du traitement thermique

Le traitement thermique est un processus qui utilise un chauffage et un refroidissement contrôlés pour modifier la structure cristalline des métaux et des alliages métalliques (tels que l'acier et l'aluminium).Au fil du temps, de nombreuses méthodes différentes ont été développées.Selon le matériau et le processus de traitement, le traitement thermique peut offrir de nombreux avantages,y compris une dureté accrue, une meilleure résistance à la chaleur, une ductilité améliorée et une plus grande résistance du matériau.

Bien que la plupart des gens ne sachent pas ce qu'est le traitement thermique, il s'agit en fait d'une partie essentielle du processus de fabrication.Il peut être utilisé à différentes étapes du processus de fabrication pour modifier certaines propriétés d'un métal ou d'un alliage.Certaines industries notables dans lesquelles le traitement thermique joue un rôle important comprennentavion, automobile, quincaillerie(tels que scies et haches),les ordinateurs, les engins spatiaux, l'armée et l'industrie pétrolière et gazière.

Comment fonctionne le traitement thermique ?

Organigramme du traitement thermique

Il a été mentionné précédemment que le traitement thermique est essentiellement la modification des propriétés physiques d'un métal par chauffage ou refroidissement contrôlé, et en fait le traitement thermique fonctionne sur ce principe simple.Bien qu'il existe de nombreux types de traitements thermiques, ils suivent un processus similaire.En un mot,le traitement thermique fonctionne en chauffant le métal, en le maintenant à cette température, puis en le refroidissant.La raison pour laquelle les propriétés des pièces métalliques changent au cours de ce processus est que les températures élevées modifient la microstructure du métal, qui joue un rôle important dans les propriétés mécaniques du matériau.

La durée pendant laquelle le métal est chauffé est appelée "le temps d'immersion“.La durée du temps de trempage joue un rôle important dans les propriétés du métal, car la microstructure d'un métal trempé pendant une longue durée change différemment de celle d'un métal trempé pendant une durée plus courte.D'autre part, le processus de refroidissement après le temps de trempage a également un impact sur le résultat du métal.Le métal peut être refroidi rapidement, ce qui s'appelle la trempe, ou il peut être refroidi lentement dans un four pour garantir l'obtention des résultats souhaités.La combinaison de la température de trempage, du temps de trempage, de la température de refroidissement et de la durée de refroidissement joue toutes un rôle dans la production des propriétés souhaitées dans le métal ou l'alliage.

Pour résumer, le processus de traitement thermique nécessite trois étapes de base,chauffage, trempage et refroidissement.

Les étapes de chaleur

La microstructure de l'alliage change au cours du processus de traitement thermique.Le chauffage suit un profil thermique spécifique.À ce stade, le métal peut devenir dans trois états différents, un mélange mécanique, une solution solide ou une combinaison des deux.Chaque état apporte des qualités différentes et l'état peut être modifié par chauffage selon le diagramme de phase.

L'étape de trempage

Le but de la phase de trempage est de maintenir le métal à la bonne température jusqu'à ce que la structure interne souhaitée soit formée.La durée dépend des besoins.Par exemple, le type de matériau et la taille de la pièce, lorsque la taille de la pièce est plus grande, plus de temps est nécessaire.Le cœur de la plupart des pièces met plus de temps à atteindre la température requise.

L'étape de refroidissement

Pendant la phase de refroidissement, vous devez refroidir le métal à température ambiante, mais il existe différentes façons de le faire selon le type de métal.Il peut nécessiter un milieu de refroidissement, un gaz, un liquide, un solide ou une combinaison de ceux-ci.La vitesse de refroidissement dépend du métal lui-même et du milieu de refroidissement.Par conséquent, le choix que vous faites en matière de refroidissement est un facteur important dans les performances souhaitées du métal.

Méthodes courantes de traitement thermique et avantages

Il existe de nombreuses techniques de traitement thermique parmi lesquelles choisir.Chacun d'eux porte certaines qualités.Les méthodes de traitement thermique les plus courantes incluent :

Durcissement

L'une des formes les plus courantes de traitement thermique,cela augmente la dureté d'un métal ou d'un alliage et le rend moins ductile.Généralement, pour le durcissement superficiel sans opérations de durcissement ultérieures, souvent également appelées nitruration, est la diffusion d'azote dans la surface des aciers alliés spéciaux, ce qui donne une surface dure et un noyau mou sans autre traitement.

Trempe

La trempe est le processus de réduction de la dureté et de la fragilité excessives causées pendant le processus de durcissement.Les contraintes internes sont également soulagées.En général, la trempe est la dernière étape du processus de durcissement.Il s'agit d'un processus de traitement thermique qui contribue à améliorer l'élasticité de l'acier.Les alliages à base de fer sont généralement durs, mais souvent trop fragiles pour certaines applications.La trempe aide à modifier la dureté, la fragilité et la ductilité du métal.C'est pour faciliter le processus.

Recuit

Le recuit ramollit le métal.Il rend le métal plus adapté au travail à froid et au formage.Il améliore également l'usinabilité, la ductilité et la ténacité du métal.Dans le processus de recuit, le métal est chauffé au-dessus de la température critique supérieure, puis refroidi à une vitesse lente.

Normalisation

La normalisation est une autre forme de recuit.Il est utilisé poursoulager les contraintes internes causées par des processus tels que le soudage, le moulage ou la trempe. L'acier normalisé est plus dur et plus résistant que l'acier recuit.Dans ce procédé, le métal est chauffé à une température supérieure de 40°C à sa température critique supérieure.Dans ce cas, le métal est chauffé à 200°F, au-dessus de la température de recuit.Le technicien maintient le métal à la température critique jusqu'à ce que la transformation se produise.Ce processus de traitement thermique nécessite un refroidissement à l'air après chauffage.

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