Le traitement thermique est le processus de chauffage (mais ne permettant jamais au métal d'atteindre l'état fondu) et de refroidissement d'un métal dans une série d'opérations spécifiques qui modifient ou restaurent ses propriétés mécaniques.
POURQUOI UN TRAITEMENT THERMIQUE EST NÉCESSAIRE ?
Le soudage, le découpage ou même le meulage sur le métal produisent de la chaleur, qui à son tour a un effet sur la structure du métal. Ces changements de structure affectent les propriétés du matériau. Le traitement thermique rend le métal plus utile en le rendant plus fort et plus résistant aux chocs, ou alternativement, en le rendant plus malléable et ductile.
Cependant, aucune procédure de traitement thermique ne peut produire toutes ces caractéristiques en une seule opération ; certaines propriétés sont améliorées au détriment d'autres. Par exemple, le durcissement d'un métal peut le rendre cassant, ou le recuit peut le rendre trop mou.
ÉTAPES DE TRAITEMENT THERMIQUE :
Vous réalisez le traitement thermique en trois grandes étapes :
Étape l — Chauffez le métal lentement pour assurer une température uniforme.
Étape 2 — Faire tremper (maintenir) le métal à une température donnée pendant un temps donné.
Étape 3 — Refroidir le métal à température ambiante.
DIFFÉRENTS TYPES DE PROCÉDÉS DE TRAITEMENT THERMIQUE :
Tous les processus de traitement thermique sont similaires car ils impliquent tous le chauffage et le refroidissement des métaux. Cependant, il existe des différences dans les méthodes utilisées, telles que les températures de chauffage, les vitesses de refroidissement et les agents de trempe nécessaires pour obtenir les propriétés souhaitées.
Le traitement thermique des métaux ferreux (métaux contenant du fer) consiste généralement en un recuit, une normalisation, un durcissement et/ou une trempe. La plupart des métaux non ferreux peuvent être recuits, mais jamais trempés, normalisés ou cémentés.
1.) RECUIT : les métaux recuits pour soulager les contraintes internes, les adoucir, les rendre plus ductiles et affiner leurs structures granulaires. Le processus comprend les trois étapes de traitement thermique déjà couvertes (chauffer le métal à une température spécifique, le maintenir à une température pendant une durée définie, le refroidir à température ambiante), mais la méthode de refroidissement dépendra du métal et de la propriétés souhaitées.
2.) NORMALISATION : L'objectif de la normalisation est d'éliminer les contraintes internes qui peuvent avoir été induites par le traitement thermique, le soudage, le moulage, le forgeage, le formage ou l'usinage. Un stress incontrôlé entraîne une défaillance du métal ; par conséquent, vous devez normaliser l'acier avant de le durcir pour garantir des résultats optimaux. La normalisation ne s'applique qu'aux métaux ferreux et diffère du recuit ; le métal est chauffé à une température plus élevée, mais ensuite il est retiré du four pour être refroidi à l'air.
3.) DURCISSEMENT : Le but du durcissement n'est pas seulement de durcir l'acier comme son nom l'indique, mais également d'augmenter sa résistance. Cependant, il y a un compromis; alors qu'un traitement thermique de durcissement augmente la dureté et la résistance de l'acier, il le rend également moins ductile, et la fragilité augmente à mesure que la dureté augmente. Pour éliminer une partie de la fragilité, vous devez tremper l'acier après durcissement.
4.) TREMPE : Après durcissement par boîtier ou à la flamme, l'acier est souvent plus dur que nécessaire et trop cassant pour la plupart des utilisations pratiques, contenant des contraintes internes sévères qui ont été définies lors du refroidissement rapide du processus. Après durcissement, vous devez tremper l'acier pour soulager les contraintes internes et réduire la fragilité.
La trempe se compose de :
• Chauffage de l'acier à une température spécifique (inférieure à sa température de durcissement)
• Le maintenir à cette température pendant la durée requise
• Refroidissement, généralement à l'air calme.
La différence par rapport aux autres processus de traitement thermique réside dans les températures utilisées pour le revenu, qui affecteront la résistance, la dureté et la ductilité résultantes.
5.) TREMPE : La trempe est un processus de durcissement d'une substance métallique au-delà de son niveau de dureté naturel. Dans ce processus, un objet en métal/alliage est chauffé à une température jusqu'à ce qu'il devienne ROUGE, c'est-à-dire une température inférieure à l'ébullition, puis est soudainement plongé dans un fluide à température ambiante ou moins, par exemple de l'eau.
L'objectif principal de ce processus est d'augmenter la dureté du matériau. Cela se produit en rendant la structure microgranulaire homogène et en améliorant la résistance du métal. Ce processus rend le métal fragile. La résistance à la traction du matériau est fortement réduite
Heat treatment is the process of heating (but never allowing the metal to reach the molten state) and cooling a metal in a series of specific operations which changes or restores its mechanical properties.
WHY HEAT TREATMENT IS REQUIRED?
Welding, cutting, or even grinding on metal produces heat, which in turn has an effect on the structure of the metal. These change in structures affect the properties of the material. Heat treatment makes the metal more useful by making it stronger and more resistant to impact, or alternatively, making it more malleable and ductile.
However, no heat-treating procedure can produce all of these characteristics in one operation; some properties are improved at the expense of others. For example, hardening a metal may make it brittle, or annealing it may make it too soft.
STAGES OF HEAT TREATMENT :
You accomplish heat treatment in three major stages:
- Stage l — Heat the metal slowly to ensure uniform temperature.
- Stage 2 — Soak (hold) the metal at a given temperature for a given time.
- Stage 3 — Cool the metal to room temperature.
VARIOUS TYPES OF HEAT TREATMENT PROCESSES :
All heat-treating processes are similar because they all involve the heating and cooling of metals. However, there are differences in the methods used, such as the heating temperatures, cooling rates, and quenching media necessary to achieve the desired properties.
The heat treatment of ferrous metals (metals with iron) usually consists of annealing, normalizing, hardening, and/or tempering. Most nonferrous metals can be annealed, but never tempered, normalized, or case hardened.
1.)ANNEALING: Anneal metals to relieve internal stresses, soften them, make them more ductile, and refine their grain structures. The process includes all three stages of heat treatment already covered (heat the metal to a specific temperature, hold it at a temperature for a set length of time, cool it to room temperature), but the cooling method will depend on the metal and the properties desired.
2.)NORMALIZING: The intent of normalizing is to remove internal stresses that may have been induced by heat treating, welding, casting, forging, forming, or machining. Uncontrolled stress leads to metal failure; therefore, you should normalize steel before hardening it to ensure maximum results. Normalizing applies to ferrous metals only, and it differs from annealing; the metal is heated to a higher temperature, but then it is removed from the furnace for air cooling.
3.)HARDENING: The purpose of hardening is not only to harden steel as the name implies, but also to increase its strength. However, there is a trade-off; while a hardening heat treatment does increase the hardness and strength of the steel, it also makes it less ductile, and brittleness increases as hardness increases. To remove some of the brittleness, you should temper the steel after hardening.
4.)TEMPERING: After hardening by either case or flame, steel is often harder than needed and too brittle for most practical uses, containing severe internal stresses that were set during the rapid cooling of the process. Following hardening, you need to temper the steel to relieve the internal stresses and reduce brittleness.
Tempering consists of:
• Heating the steel to a specific temperature (below its hardening temperature)
• Holding it at that temperature for the required length of time
• Cooling it, usually in still air.
The difference from other heat treatment process is in the temperatures used for tempering, which will affect the resultant strength, hardness, and ductility.
5.)QUENCHING: Quenching is a process of hardening a metal substance beyond its natural hardness level. In this process, a metal/alloy object is heated to a temperature till it becomes RED hot i.e. sub-boiling temperature and then is suddenly sunk into a fluid of room temperature or lesser eg, Water.
The main objective behind this process is to increase the hardness of the material. This takes place by making the micro grain structure homogenous and improving the strength of the metal. This process makes the metal brittle. The tensile strength of the material is reduced heavily
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