TRAITEMENT THERMIQUE

L'acier est maintenu à une température juste inférieure à 721 ° C pendant plusieurs heures et ensuite laissé refroidir lentement. Au cours de ce processus, la structure de l'acier passe d'une perlite lamellaire dure à de la perlite globulaire molle, qui est la condition optimale pour la prise en frappe à froid.

En chauffant l’acier entre 800 ° C et 920 ° C pendant une courte période, puis en le laissant refroidir lentement, la structure des grains fragiles de l’acier, résultant par exemple du laminage à chaud ou du forgeage à chaud de zones particulièrement épaisses, est sa structure originale à grain fin. En réduisant la granulométrie de cette manière, la limite élastique et la résistance au choc sont améliorées sans que la résistance à la traction ne soit significativement réduite.

Lors du formage à froid, des contraintes internes sont induites dans le matériau, ce qui augmente la résistance à la traction mais réduit la limite d'élasticité. La chauffe des fixations en acier à une température de 550 ° C à 650 ° C pendant environ deux heures supprime environ 90% de ces contraintes internes. Les fixations doivent être refroidies lentement dans un four ou dans l'air ambiant. Une vitesse de refroidissement lente est importante pour éviter les différences de température internes dans l'acier, ce qui crée des tensions internes. Ce type de traitement thermique est utilisé pour les fixations à froid des classes de propriétés 4.6 et 5.6.

Lorsque l'acier avec une teneur minimale en carbone de 0,3% est chauffé à une température supérieure à 800 ° C et ensuite trempé dans de l'eau, de l'huile ou un bain de sel, une structure de martensite très dure mais fragile.

 

La dureté obtenue dépend à la fois de la teneur en carbone (plus il y a de carbone, plus l'acier est dur) et du pourcentage de martensite qui se forme dans le cœur de la matière à une certaine vitesse de refroidissement. Avec des boulons plus fins en acier non allié, la vitesse de refroidissement critique est affectée jusqu'au cœur. Cependant, avec des tailles plus épaisses, la chaleur du cœur ne peut pas être transmise suffisamment rapidement à l'extérieur, et il est alors nécessaire d'ajouter des éléments d'alliage tels que du bore, du magnésium, du chrome, du nickel et du molybdène qui favorisent le durcissement en diminuant la vitesse de refroidissement critique.

 

En général, lorsqu'un type d'acier avec un tel durcissement est choisi, environ 90% de martensite est présente dans le coeur du matériau après refroidissement. Le fluide de refroidissement influence également la vitesse de refroidissement. Les fixations sont principalement trempées dans l'huile. Bien que l’eau soit plus efficace que l’huile, son utilisation entraîne trop de risques de fissuration et de déformation.

En augmentant la dureté, les contraintes de durcissement augmentent et, par conséquent, la fragilité de la matière augmente également. Normalement, un second traitement thermique, appelé trempe, doit suivre le plus rapidement possible. À des températures allant jusqu'à 200 ° C, la fragilité ne diminue que légèrement et la dureté est à peine affectée. Au-dessus de 200 ° C (trempe élevée), les contraintes sont nettement réduites. La dureté diminue également et la ténacité est améliorée. 

Ces traitements thermiques combinés comprenant une trempe immédiatement suivie d'un revenu élevé à des températures de 340 ° C à 650 ° C. C'est le traitement thermique le plus important et le plus couramment utilisé pour les fixations. Le procédé atteint un compromis optimal entre, d'une part, un niveau raisonnable de résistance à la traction élevée et un rapport résistance à la traction / résistance à la traction élevé, et d'autre part, une ténacité suffisante. Une ténacité suffisante est nécessaire au bon fonctionnement d'une fixation qui doit pouvoir supporter toutes sortes de charges externes. Les classes de propriétés supérieures 8.8, 10.9 et 12.9 doivent donc toujours être trempées et trempées.

Ce traitement thermique est un procédé de cémentation réalisé dans un gaz émetteur de carbone. Une fine couche enrichie en carbone est formée à l'extérieur du métal chauffé, qui devient dure et résistante à l'usure, tandis que le cœur du matériau reste dur. La cémentation est appliquée aux fixations telles que les vis à tôle, les vis autotaraudeuses et les vis à aggloméré. Des traitements similaires sont la carbonitruration, qui utilise du gaz carbonique et azoté, la nitruration et la nitruration par bain de sel, qui utilise de l'azote gazeux.

Pour les applications spéciales, une couche résistante à l'usure est formée, sans apport de gaz, dans une bobine haute fréquence sans contact avec la pièce. Après chauffage, l'acier est rapidement refroidi dans de l'huile ou de l'eau. Ce traitement est souvent utilisé pour fournir localement de meilleures propriétés de dureté et d’usure sur une pièce ou pour traiter thermiquement des pièces longues, comme les barres filetées.

 

La relation entre le fer et le carbone, les traitements thermiques, les types d'acier et les propriétés mécaniques sont résumés dans la figure ci-dessous.