Résumé des bases du traitement thermique !

Le traitement thermique fait référence à un processus thermique du métal dans lequel le matériau est chauffé, maintenu et refroidi au moyen d'un chauffage à l'état solide afin d'obtenir l'organisation et les propriétés souhaitées.

I. Traitement thermique

1, Normalisation : l'acier ou les pièces d'acier chauffés jusqu'au point critique de AC3 ou ACM au-dessus de la température appropriée pour maintenir une certaine période de temps après refroidissement à l'air, pour obtenir le type d'organisation perlitique du processus de traitement thermique.

2, Recuit : pièce en acier eutectique chauffée à AC3 au-dessus de 20 à 40 degrés, après maintien pendant un certain temps, avec le four refroidi lentement (ou enterré dans du sable ou du refroidissement à la chaux) à 500 degrés en dessous du refroidissement dans le processus de traitement thermique à l'air.

3, Traitement thermique en solution solide : l'alliage est chauffé dans une région monophasée à haute température à température constante pour maintenir, de sorte que la phase en excès soit complètement dissoute dans une solution solide, puis refroidi rapidement pour obtenir un processus de traitement thermique en solution solide sursaturée.

4、Vieillissement : Après un traitement thermique en solution solide ou une déformation plastique à froid de l'alliage, lorsqu'il est placé à température ambiante ou maintenu à une température légèrement supérieure à la température ambiante, le phénomène de ses propriétés change avec le temps.

5, Traitement en solution solide : de sorte que l'alliage dans une variété de phases soit complètement dissous, renforce la solution solide et améliore la ténacité et la résistance à la corrosion, élimine les contraintes et le ramollissement, afin de continuer le traitement du moulage.

6, Traitement de vieillissement : chauffage et maintien à la température de précipitation de la phase de renforcement, de sorte que la précipitation de la phase de renforcement précipite, durcisse, pour améliorer la résistance.

7, Trempe : austénitisation de l'acier après refroidissement à une vitesse de refroidissement appropriée, de sorte que la pièce dans la section transversale de la totalité ou d'une certaine plage de structure organisationnelle instable telle que la transformation de la martensite du processus de traitement thermique.

8, Trempe : la pièce trempée sera chauffée jusqu'au point critique de AC1 en dessous de la température appropriée pendant une certaine période de temps, puis refroidie conformément aux exigences de la méthode, afin d'obtenir l'organisation et les propriétés souhaitées du processus de traitement thermique.

9. Carbonitruration de l'acier : la carbonitruration consiste à infiltrer simultanément du carbone et de l'azote dans la couche superficielle de l'acier. La carbonitruration conventionnelle, également appelée cyanuration, est plus couramment utilisée. La carbonitruration gazeuse à moyenne température et la carbonitruration gazeuse à basse température (nitrocarburation gazeuse) sont plus couramment utilisées. L'objectif principal de la carbonitruration gazeuse à moyenne température est d'améliorer la dureté, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue de l'acier. La carbonitruration gazeuse à basse température, quant à elle, est basée sur la nitruration. Son objectif principal est d'améliorer la résistance à l'usure et à la corrosion de l'acier.

10. Traitement de revenu (trempe et revenu) : La trempe et le revenu sont généralement effectués à haute température, en combinaison avec un traitement thermique appelé revenu. Ce traitement est largement utilisé pour diverses pièces structurelles importantes, notamment celles soumises à des charges alternées comme les bielles, les boulons, les engrenages et les arbres. Après revenu, l'acier est traité pour obtenir une structure sohnite revenue. Ses propriétés mécaniques sont supérieures à celles d'une structure sohnite normalisée de même dureté. Sa dureté dépend de la température de revenu à haute température, de la stabilité de revenu de l'acier et de la taille de la section de la pièce, généralement comprise entre HB200 et HB350.

11, Brasage : avec le matériau de brasage, deux types de pièces seront chauffées et fusionnées, liées ensemble par un processus de traitement thermique.

II.Tles caractéristiques du processus

Le traitement thermique des métaux est un procédé important de la fabrication mécanique. Comparé à d'autres procédés d'usinage, il ne modifie généralement pas la forme ni la composition chimique globale de la pièce, mais modifie sa microstructure interne ou la composition chimique de sa surface, afin d'en améliorer les propriétés. Il se caractérise par une amélioration de la qualité intrinsèque de la pièce, généralement invisible à l'œil nu. Pour obtenir une pièce métallique présentant les propriétés mécaniques, physiques et chimiques requises, un traitement thermique est souvent essentiel, outre un choix judicieux des matériaux et une variété de procédés de moulage. L'acier est le matériau le plus utilisé dans l'industrie mécanique. Sa microstructure complexe peut être contrôlée par traitement thermique. Le traitement thermique de l'acier est donc l'élément principal du traitement thermique des métaux. L'aluminium, le cuivre, le magnésium, le titane et d'autres alliages peuvent également être traités thermiquement pour modifier leurs propriétés mécaniques, physiques et chimiques et obtenir des performances différentes.

III.Tle processus

Le traitement thermique comprend généralement trois étapes : chauffage, maintien et refroidissement, parfois seulement deux. Ces étapes sont interconnectées et ne peuvent être interrompues.

Le chauffage est l'un des processus importants du traitement thermique. Parmi les nombreuses méthodes de traitement thermique des métaux, la plus ancienne utilise le charbon de bois et le charbon comme source de chaleur, et l'utilisation récente de combustibles liquides et gazeux. L'utilisation de l'électricité facilite le contrôle du chauffage et préserve l'environnement. Ces sources de chaleur permettent de chauffer directement, mais aussi indirectement, par l'intermédiaire de sels fondus ou de métaux, des particules flottantes.

Lors du chauffage du métal, la pièce est exposée à l'air, ce qui entraîne souvent une oxydation et une décarburation (diminution de la teneur en carbone de la surface des pièces en acier), ce qui a un impact négatif important sur les propriétés de surface des pièces traitées thermiquement. Par conséquent, le métal doit généralement être placé sous atmosphère contrôlée ou protectrice, avec chauffage au sel fondu et sous vide, et des revêtements ou des méthodes d'emballage sont également disponibles pour un chauffage protecteur.

La température de chauffage est un paramètre important du traitement thermique. Son choix et son contrôle garantissent la qualité du traitement. La température de chauffage varie selon le matériau métallique traité et l'objectif du traitement thermique. Cependant, un chauffage au-dessus de la température de transition de phase est généralement nécessaire pour obtenir une structure à haute température. De plus, la transformation nécessite un certain temps. Ainsi, pour atteindre la température de chauffage requise, la surface de la pièce métallique doit être maintenue à cette température pendant un certain temps, afin que les températures interne et externe soient constantes et que la transformation microstructurale soit complète. Ce temps est appelé temps de maintien. Avec un chauffage à haute densité énergétique et un traitement thermique de surface, la vitesse de chauffage est extrêmement rapide et le temps de maintien est généralement nul, tandis qu'avec un traitement thermique chimique, ce temps est souvent plus long.

Le refroidissement est également une étape indispensable du traitement thermique. Les méthodes de refroidissement, dues aux différents procédés, permettent principalement de contrôler la vitesse de refroidissement. En général, le recuit est le plus lent, tandis que la normalisation et la trempe sont plus rapides. Cependant, en raison des différents types d'acier et de leurs exigences spécifiques, l'acier trempé à l'air, par exemple, peut être trempé à la même vitesse de refroidissement que la normalisation.

IV.Pclassification des processus

Le traitement thermique des métaux peut être grossièrement divisé en trois catégories : traitement thermique global, traitement thermique de surface et traitement thermique chimique. Chaque catégorie se distingue par le fluide caloporteur, la température de chauffage et le mode de refroidissement. Un même métal, traité thermiquement différemment, peut obtenir des structures et des propriétés différentes. Le fer et l'acier sont les métaux les plus utilisés dans l'industrie, et leur microstructure est également la plus complexe. Il existe donc une grande variété de procédés de traitement thermique.

Le traitement thermique global consiste à chauffer la pièce, puis à la refroidir à une vitesse appropriée, afin d'obtenir l'organisation métallurgique requise et de modifier ses propriétés mécaniques globales. Le traitement thermique global de l'acier comprend quatre procédés de base : recuit brut, normalisation, trempe et revenu.

Processus signifie :

Le recuit consiste à chauffer la pièce à la température appropriée, en fonction du matériau et de la taille de la pièce en utilisant différents temps de maintien, puis à la refroidir lentement. Le but est de permettre à l'organisation interne du métal d'atteindre ou de se rapprocher de l'état d'équilibre, d'obtenir de bonnes performances et performances du processus, ou pour une trempe supplémentaire pour l'organisation de la préparation.

La normalisation consiste à chauffer la pièce à la température appropriée après refroidissement à l'air. L'effet de la normalisation est similaire au recuit, mais permet d'obtenir une organisation plus fine, souvent utilisée pour améliorer les performances de coupe du matériau, mais aussi parfois utilisée pour certaines des pièces les moins exigeantes comme traitement thermique final.

La trempe consiste à chauffer et à isoler la pièce dans de l'eau, de l'huile ou d'autres sels inorganiques, des solutions aqueuses organiques ou tout autre milieu de trempe pour un refroidissement rapide. Après la trempe, les pièces en acier durcissent, mais deviennent également cassantes. Afin d'éliminer rapidement cette fragilité, un revenu régulier est généralement nécessaire.

Afin de réduire la fragilité des pièces en acier, celles-ci sont trempées à une température appropriée, supérieure à la température ambiante et inférieure à 650 °C, pendant une longue période d'isolation, puis refroidies. Ce processus est appelé revenu. Le recuit, la normalisation, la trempe et le revenu constituent un traitement thermique global en quatre feux. La trempe et le revenu sont étroitement liés et souvent utilisés conjointement, l'un étant indispensable. Les quatre feux, avec leurs températures de chauffage et leurs modes de refroidissement différents, ont développé un procédé de traitement thermique spécifique. Afin d'obtenir un certain degré de résistance et de ténacité, la trempe et le revenu à haute température combinés à ce processus sont appelés revenu. Après trempe de certains alliages pour former une solution solide sursaturée, ils sont maintenus à température ambiante ou à une température légèrement supérieure pendant une période prolongée afin d'améliorer leur dureté, leur résistance ou leur magnétisme électrique. Ce traitement thermique est appelé vieillissement.

Le traitement de déformation sous pression et le traitement thermique sont combinés efficacement et étroitement pour réaliser, de sorte que la pièce à usiner obtienne une très bonne résistance, ténacité avec la méthode connue sous le nom de traitement thermique de déformation ; dans une atmosphère à pression négative ou sous vide dans le traitement thermique connu sous le nom de traitement thermique sous vide, qui peut non seulement faire en sorte que la pièce ne s'oxyde pas, ne se décarbure pas, conserve la surface de la pièce après traitement, améliore les performances de la pièce, mais aussi grâce à l'agent osmotique pour le traitement thermique chimique.

Le traitement thermique de surface consiste à chauffer uniquement la couche superficielle de la pièce afin d'en modifier les propriétés mécaniques. Pour ne chauffer que la couche superficielle sans transfert thermique excessif, la source de chaleur utilisée doit présenter une densité énergétique élevée, c'est-à-dire une énergie thermique plus importante par unité de surface de la pièce, afin que la couche superficielle puisse atteindre des températures élevées rapidement ou instantanément. Les principales méthodes de traitement thermique de surface sont la trempe à la flamme et le chauffage par induction. Les sources de chaleur couramment utilisées sont la flamme oxyacétylénique ou oxypropane, le courant d'induction, le laser et le faisceau d'électrons.

Le traitement thermique chimique est un procédé de traitement thermique des métaux modifiant la composition chimique, l'organisation et les propriétés de la couche superficielle de la pièce. Il diffère du traitement thermique de surface en ce qu'il modifie la composition chimique de la couche superficielle. Le traitement thermique chimique consiste à appliquer une couche contenant du carbone, des sels ou d'autres éléments d'alliage (gaz, liquide, solide) sur la pièce, en la chauffant et en l'isolant pendant une période prolongée, afin de permettre l'infiltration de carbone, d'azote, de bore, de chrome et d'autres éléments dans la couche superficielle de la pièce. Après l'infiltration de ces éléments, d'autres traitements thermiques, tels que la trempe et le revenu, sont parfois utilisés. Les principales méthodes de traitement thermique chimique sont la cémentation, la nitruration et la pénétration du métal.

Le traitement thermique est un procédé important dans la fabrication de pièces mécaniques et de moules. De manière générale, il permet de garantir et d'améliorer diverses propriétés de la pièce, telles que la résistance à l'usure et à la corrosion. Il peut également améliorer l'organisation de l'ébauche et l'état de contrainte, facilitant ainsi divers usinages à froid et à chaud.

Par exemple : la fonte blanche après un long traitement de recuit peut être obtenue en fonte malléable, améliorant la plasticité ; les engrenages avec le processus de traitement thermique correct, la durée de vie peut être plus longue que les engrenages non traités thermiquement, voire des dizaines de fois ; de plus, l'acier au carbone bon marché grâce à l'infiltration de certains éléments d'alliage a des performances d'acier allié coûteux, peut remplacer certains aciers résistants à la chaleur, l'acier inoxydable ; les moules et les matrices doivent presque tous subir un traitement thermique. Ils ne peuvent être utilisés qu'après un traitement thermique.

Moyens complémentaires

I. Types de recuit

Le recuit est un processus de traitement thermique dans lequel la pièce est chauffée à une température appropriée, maintenue pendant une certaine période de temps, puis refroidie lentement.

Il existe de nombreux types de processus de recuit de l'acier, selon la température de chauffage, ils peuvent être divisés en deux catégories : l'une est à la température critique (Ac1 ou Ac3) au-dessus du recuit, également connu sous le nom de recuit de recristallisation à changement de phase, comprenant le recuit complet, le recuit incomplet, le recuit sphéroïdal et le recuit de diffusion (recuit d'homogénéisation), etc. ; l'autre est en dessous de la température critique du recuit, comprenant le recuit de recristallisation et le recuit de détensionnement, etc. Selon la méthode de refroidissement, le recuit peut être divisé en recuit isotherme et recuit de refroidissement continu.

1, recuit complet et recuit isotherme

Le recuit complet, également appelé recuit de recristallisation, consiste à chauffer l'acier à une température supérieure à 20 ~ 30 °C (Ac3), suffisamment longtemps pour l'austénitiser complètement après un refroidissement lent, afin d'obtenir un traitement thermique quasi-équilibré. Ce recuit est principalement utilisé pour la composition subeutectique de diverses pièces moulées, forgées et laminées à chaud en acier au carbone et allié, et parfois aussi pour les structures soudées. Il est généralement utilisé pour le traitement thermique final de pièces légères ou comme traitement thermique préliminaire de certaines pièces.

2, recuit à billes

Le recuit sphéroïdal est principalement utilisé pour les aciers au carbone sureutectiques et les aciers à outils alliés (tels que la fabrication d'outils tranchants, de calibres, de moules et de matrices utilisés dans ces aciers). Son objectif principal est de réduire la dureté, d'améliorer l'usinabilité et de préparer la trempe ultérieure.

3, recuit de détente des contraintes

Le recuit de détente, également appelé recuit à basse température (ou revenu à haute température), est principalement utilisé pour éliminer les contraintes résiduelles sur les pièces moulées, forgées, soudées, laminées à chaud et étirées à froid, ainsi que d'autres pièces. Si ces contraintes ne sont pas éliminées, l'acier risque de se déformer ou de se fissurer après un certain temps ou lors de l'usinage ultérieur.

4. Le recuit incomplet consiste à chauffer l'acier à Ac1 ~ Ac3 (acier sous-eutectique) ou Ac1 ~ ACcm (acier sur-eutectique) entre la conservation de la chaleur et le refroidissement lent pour obtenir une organisation presque équilibrée du processus de traitement thermique.

II.Pour la trempe, le milieu de refroidissement le plus couramment utilisé est la saumure, l'eau et l'huile.

La trempe à l'eau salée permet d'obtenir une dureté élevée et une surface lisse. La trempe peut être difficile, mais elle peut entraîner une déformation importante de la pièce, voire des fissures. L'utilisation d'huile comme milieu de trempe ne convient que pour la stabilisation de l'austénite surfondue, relativement importante dans certains aciers alliés, ou de la trempe de petites pièces en acier au carbone.

III.le but de la trempe de l'acier

1, réduire la fragilité, éliminer ou réduire les contraintes internes, la trempe de l'acier entraîne beaucoup de contraintes internes et de fragilité, comme un revenu non opportun qui entraînera souvent une déformation de l'acier ou même une fissuration.

2, pour obtenir les propriétés mécaniques requises de la pièce, la pièce après trempe présente une dureté et une fragilité élevées, afin de répondre aux exigences des différentes propriétés d'une variété de pièces, vous pouvez ajuster la dureté grâce à la trempe appropriée pour réduire la fragilité de la ténacité requise, la plasticité.

3、Stabiliser la taille de la pièce

4, pour le recuit est difficile d'adoucir certains aciers alliés, dans la trempe (ou normalisation) est souvent utilisé après revenu à haute température, de sorte que l'agrégation appropriée du carbure d'acier, la dureté sera réduite, afin de faciliter la coupe et le traitement.

Concepts supplémentaires

1. Recuit : désigne le traitement thermique des matériaux métalliques chauffés à une température appropriée, maintenus pendant un certain temps, puis refroidis lentement. Les procédés de recuit courants sont : le recuit de recristallisation, le recuit de détente, le recuit sphéroïdal, le recuit complet, etc. Le recuit vise principalement à réduire la dureté des matériaux métalliques, à améliorer leur plasticité, à faciliter la découpe ou l'usinage sous pression, à réduire les contraintes résiduelles, à améliorer l'organisation et la composition de l'homogénéisation, ou à préparer ce dernier traitement thermique.

2. Normalisation : l'acier est chauffé à une température supérieure ou égale à 30 °C (température critique) afin de maintenir une durée appropriée, puis refroidi à l'air libre. L'objectif principal de la normalisation est d'améliorer les propriétés mécaniques de l'acier à faible teneur en carbone, d'améliorer la coupe et l'usinabilité, d'affiner le grain, d'éliminer les défauts d'organisation et de préparer l'organisation pour ce dernier traitement thermique.

3. Trempe : l'acier est chauffé à une température supérieure à Ac3 ou Ac1 (acier sous le point critique), maintenu pendant un certain temps, puis refroidi à une vitesse appropriée, afin d'obtenir une martensite (ou bainite) par traitement thermique. Les procédés de trempe courants sont la trempe mono-milieu, la trempe bi-milieu, la trempe martensitique, la trempe isotherme bainitique, la trempe superficielle et la trempe locale. Le but de la trempe est d'obtenir l'organisation martensitique requise pour les pièces en acier, d'améliorer la dureté, la résistance mécanique et la résistance à l'abrasion de la pièce, et de préparer au traitement thermique ultérieur l'organisation martensitique.

4. Revenu : désigne le traitement thermique de l'acier trempé, puis chauffé à une température inférieure à Ac1, maintenu pendant un certain temps, puis refroidi à température ambiante. Les procédés de revenu courants sont : le revenu à basse température, le revenu à moyenne température, le revenu à haute température et le revenu multiple.

Objectif de la trempe : principalement éliminer la contrainte produite par l'acier lors de la trempe, de sorte que l'acier ait une dureté et une résistance à l'usure élevées, et ait la plasticité et la ténacité requises.

5. Revenu : désigne l'acier ou l'acier destiné à la trempe et au revenu à haute température dans le cadre du traitement thermique composite. Utilisé dans le traitement de revenu de l'acier, il est appelé acier revenu. Il désigne généralement l'acier de construction à moyenne teneur en carbone et l'acier de construction allié à moyenne teneur en carbone.

6. Cémentation : La cémentation consiste à faire pénétrer les atomes de carbone dans la couche superficielle de l'acier. Elle permet également de transformer la pièce en acier à faible teneur en carbone en une couche superficielle en acier à haute teneur en carbone. Après trempe et revenu à basse température, cette couche superficielle présente une dureté et une résistance à l'usure élevées, tandis que la partie centrale conserve la ténacité et la plasticité de l'acier à faible teneur en carbone.

Méthode du vide

Les opérations de chauffage et de refroidissement des pièces métalliques nécessitant une douzaine, voire une douzaine d'opérations, sont réalisées dans le four de traitement thermique sous vide, hors de portée de l'opérateur. Un degré d'automatisation plus élevé est donc nécessaire. Par ailleurs, certaines opérations, comme le chauffage et le maintien en fin de trempe des pièces, doivent comporter six ou sept opérations et être réalisées en 15 secondes. L'exécution de nombreuses opérations dans des conditions aussi complexes peut engendrer une certaine nervosité chez l'opérateur et entraîner des erreurs de manipulation. Par conséquent, seul un haut degré d'automatisation permet une coordination précise et ponctuelle, conformément au programme.

Le traitement thermique sous vide des pièces métalliques est réalisé dans un four fermé, où l'étanchéité au vide est un critère essentiel. Par conséquent, pour obtenir et maintenir le taux de fuite d'air initial du four, garantir le vide de fonctionnement et garantir la qualité du traitement thermique sous vide, il est essentiel de disposer d'une structure d'étanchéité fiable. Pour garantir les performances du four sous vide, la conception de la structure du four doit respecter un principe fondamental : le corps du four doit être soudé de manière étanche au gaz, tout en limitant au maximum les ouvertures et en évitant l'utilisation d'une structure d'étanchéité dynamique afin de minimiser les risques de fuites de vide. Les composants et accessoires intégrés au corps du four, tels que les électrodes refroidies par eau et les dispositifs d'exportation de thermocouple, doivent également être conçus pour assurer l'étanchéité de la structure.

La plupart des matériaux de chauffage et d'isolation ne peuvent être utilisés que sous vide. Le chauffage et le revêtement d'isolation thermique des fours de traitement thermique sous vide sont conçus pour fonctionner sous vide et à haute température. Ces matériaux présentent donc des caractéristiques de résistance aux hautes températures, de résistance aux radiations et de conductivité thermique, entre autres. Les exigences en matière de résistance à l'oxydation sont faibles. Par conséquent, le tantale, le tungstène, le molybdène et le graphite sont largement utilisés dans les fours de traitement thermique sous vide. Ces matériaux s'oxydent très facilement à l'état atmosphérique ; par conséquent, les fours de traitement thermique classiques ne peuvent pas les utiliser.

Dispositif de refroidissement par eau : l'enveloppe du four de traitement thermique sous vide, le couvercle du four, les éléments chauffants électriques, les électrodes refroidies par eau, la porte d'isolation thermique sous vide intermédiaire et les autres composants sont placés sous vide et soumis à un travail thermique. Dans ces conditions extrêmement défavorables, il est essentiel de veiller à ce que la structure de chaque composant ne soit ni déformée ni endommagée, et à ce que le joint d'étanchéité ne surchauffe ni ne brûle. Par conséquent, chaque composant doit être équipé d'un dispositif de refroidissement par eau adapté à ses différentes conditions afin de garantir le bon fonctionnement du four de traitement thermique sous vide et une durée de vie suffisante.

L'utilisation d'une enceinte sous vide basse tension et haute intensité peut entraîner des décharges luminescentes lorsque le vide atteint une valeur comprise entre 1 et 1 torr. Dans un four de traitement thermique sous vide, une décharge d'arc importante peut brûler l'élément chauffant et la couche isolante, provoquant des accidents et des pertes importants. Par conséquent, la tension de fonctionnement de l'élément chauffant du four de traitement thermique sous vide ne dépasse généralement pas 80 à 100 volts. Des mesures efficaces doivent être prises lors de la conception de l'élément chauffant, notamment en évitant de toucher les extrémités des pièces et en limitant l'espacement des électrodes afin d'éviter les décharges luminescentes ou les décharges d'arc.

Trempe

Selon les différentes exigences de performance de la pièce, selon ses différentes températures de revenu, on peut diviser les types de revenu suivants :

(a) revenu à basse température (150-250 degrés)

Le revenu à basse température permet de préparer la martensite revenue. Son objectif est de maintenir la dureté et la résistance à l'usure élevées de l'acier trempé, tout en réduisant les contraintes internes et la fragilité de trempe, afin d'éviter l'écaillage ou les dommages prématurés en cours d'utilisation. Il est principalement utilisé pour divers outils de coupe à haute teneur en carbone, calibres, matrices étirées à froid, roulements et pièces cémentées. Après revenu, la dureté est généralement de HRC58-64.

(ii) revenu à température moyenne (250-500 degrés)

Système de revenu à moyenne température pour les corps en quartz trempé. Son objectif est d'obtenir une limite d'élasticité, une limite d'élasticité et une ténacité élevées. Il est donc principalement utilisé pour divers ressorts et le traitement des moules à chaud. Sa dureté de revenu est généralement de HRC35-50.

(C) revenu à haute température (500-650 degrés)

Revenu à haute température pour la Sohnite trempée. Ce traitement thermique combiné, appelé revenu, combine une trempe et un revenu à haute température. Il vise à améliorer la résistance, la dureté, la plasticité et la ténacité, ainsi que les propriétés mécaniques globales. Il est donc largement utilisé dans les automobiles, les tracteurs, les machines-outils et autres pièces structurelles importantes, telles que les bielles, les boulons, les engrenages et les arbres. La dureté après revenu est généralement comprise entre HB200 et 330.

Prévention de la déformation

Les causes de déformation des moules complexes de précision sont souvent complexes. Cependant, il suffit de maîtriser leurs lois de déformation, d'en analyser les causes et d'utiliser différentes méthodes pour les prévenir et les contrôler. De manière générale, le traitement thermique des déformations des moules complexes de précision peut être prévenu par les méthodes suivantes.

(1) Choix judicieux des matériaux. Les moules complexes de précision doivent être fabriqués avec un acier à microdéformation performant (tel que l'acier trempé à l'air). La séparation des carbures dans l'acier à mouler doit être raisonnablement forgée et trempée. Les moules plus grands et non forgés peuvent être soumis à un traitement thermique de double raffinage par solution solide.

(2) La conception de la structure du moule doit être raisonnable, l'épaisseur ne doit pas être trop disparate, la forme doit être symétrique, pour la déformation du plus grand moule pour maîtriser la loi de déformation, une marge de traitement réservée, pour les moules grands, précis et complexes peut être utilisé dans une combinaison de structures.

(3) Les moules de précision et complexes doivent être soumis à un traitement thermique préalable pour éliminer les contraintes résiduelles générées lors du processus d'usinage.

(4) Choix raisonnable de la température de chauffage, contrôle de la vitesse de chauffage, pour les moules complexes de précision, peut prendre un chauffage lent, un préchauffage et d'autres méthodes de chauffage équilibrées pour réduire la déformation du traitement thermique du moule.

(5) Dans le but de garantir la dureté du moule, essayez d'utiliser un processus de pré-refroidissement, de trempe par refroidissement progressif ou de trempe à température.

(6) Pour les moules de précision et complexes, dans les conditions permises, essayez d'utiliser une trempe par chauffage sous vide et un traitement de refroidissement en profondeur après la trempe.

(7) Pour certains moules de précision et complexes, un traitement thermique de préchauffage, un traitement thermique de vieillissement, un traitement thermique de nitruration de revenu peuvent être utilisés pour contrôler la précision du moule.

(8) Lors de la réparation des trous de sable du moule, de la porosité, de l'usure et d'autres défauts, l'utilisation d'une machine de soudage à froid et d'autres impacts thermiques de l'équipement de réparation permet d'éviter le processus de réparation de la déformation.

De plus, le bon fonctionnement du processus de traitement thermique (comme le bouchage des trous, les trous liés, la fixation mécanique, les méthodes de chauffage appropriées, le choix correct de la direction de refroidissement du moule et de la direction du mouvement dans le milieu de refroidissement, etc.) et le processus de traitement thermique de revenu raisonnable sont également des mesures efficaces pour réduire la déformation des moules de précision et complexes.

Le traitement thermique de trempe et de revenu de surface est généralement réalisé par chauffage par induction ou par flamme. Les principaux paramètres techniques sont la dureté superficielle, la dureté locale et la profondeur de la couche de durcissement effective. Les essais de dureté peuvent être effectués avec un duromètre Vickers, ou encore avec un duromètre Rockwell ou un duromètre de surface Rockwell. Le choix de la force d'essai (échelle) dépend de la profondeur de la couche de durcissement effective et de la dureté superficielle de la pièce. Trois types de duromètres sont utilisés.

Le duromètre Vickers est un outil essentiel pour tester la dureté superficielle des pièces traitées thermiquement. Il peut supporter une force d'essai de 0,5 à 100 kg et tester des couches de durcissement superficielles aussi fines que 0,05 mm d'épaisseur. Sa précision est optimale et il permet de distinguer les plus petites différences de dureté superficielle. De plus, il doit également détecter la profondeur de la couche de durcissement effective. Il est donc indispensable de l'équiper d'un duromètre Vickers pour le traitement thermique de surface ou pour l'utilisation d'un grand nombre d'unités de pièces traitées thermiquement.

Deuxièmement, le duromètre Rockwell de surface est également idéal pour tester la dureté des pièces traitées en surface. Il propose trois échelles de mesure. Il permet de tester des profondeurs de durcissement effectives supérieures à 0,1 mm pour diverses pièces traitées en surface. Bien que sa précision ne soit pas aussi élevée que celle du duromètre Vickers, il répond aux exigences de gestion de la qualité des usines de traitement thermique et de détection de qualité. De plus, il est simple d'utilisation, facile à utiliser, économique, rapide et permet une lecture directe de la dureté et d'autres caractéristiques. Il permet ainsi de tester rapidement et non destructif pièce par pièce un lot de pièces traitées en surface. Ceci est essentiel pour les usines de transformation des métaux et de fabrication de machines.

Troisièmement, lorsque la couche durcie par traitement thermique est plus épaisse, on peut également utiliser un duromètre Rockwell. Pour une épaisseur de couche durcie par traitement thermique comprise entre 0,4 et 0,8 mm, on peut utiliser l'échelle HRA ; pour une épaisseur supérieure à 0,8 mm, on peut utiliser l'échelle HRC.

Les trois types de duretés Vickers, Rockwell et Rockwell de surface peuvent être facilement converties entre elles, selon la norme, les dessins ou les besoins de l'utilisateur. Les tables de conversion correspondantes sont fournies dans la norme internationale ISO, la norme américaine ASTM et la norme chinoise GB/T.

Durcissement localisé

Si les pièces doivent répondre à des exigences de dureté locale plus élevées, grâce au chauffage par induction et à d'autres moyens de trempe locale, l'emplacement de la trempe locale et la valeur de dureté locale doivent généralement être indiqués sur les plans. Les essais de dureté des pièces doivent être effectués dans la zone prévue à cet effet. Les instruments d'essai peuvent être un duromètre Rockwell pour tester la dureté HRC. Si la couche de durcissement par traitement thermique est peu profonde, un duromètre Rockwell de surface peut être utilisé pour tester la dureté HRN.

Traitement thermique chimique

Le traitement thermique chimique consiste à infiltrer à la surface de la pièce un ou plusieurs éléments chimiques ou atomes, afin d'en modifier la composition chimique, l'organisation et les performances. Après trempe et revenu à basse température, la surface de la pièce présente une dureté, une résistance à l'usure et une résistance à la fatigue de contact élevées, tandis que le cœur de la pièce présente une ténacité élevée.

Comme indiqué ci-dessus, la détection et l'enregistrement de la température lors du traitement thermique sont essentiels. Un mauvais contrôle de la température a un impact considérable sur le produit. Par conséquent, la détection et l'évolution de la température tout au long du processus sont cruciales. Il est donc essentiel d'enregistrer les variations de température lors du traitement thermique. Cela peut faciliter l'analyse des données et permettre d'identifier les moments où la température est inférieure aux exigences. Cela jouera un rôle essentiel dans l'amélioration future du traitement thermique.

Procédures opérationnelles

1. Nettoyez le site d'opération, vérifiez si l'alimentation électrique, les instruments de mesure et les différents interrupteurs sont normaux et si la source d'eau est régulière.

2. Les opérateurs doivent porter un bon équipement de protection du travail, sinon cela sera dangereux.

3, ouvrez le commutateur de transfert universel de puissance de contrôle, selon les exigences techniques des sections graduées de l'équipement de la montée et de la descente en température, pour prolonger la durée de vie de l'équipement et de l'équipement intact.

4, pour prêter attention à la température du four de traitement thermique et à la régulation de la vitesse de la courroie en maille, peut maîtriser les normes de température requises pour différents matériaux, pour assurer la dureté de la pièce et la rectitude de la surface et la couche d'oxydation, et faire sérieusement un bon travail de sécurité.

5. Pour faire attention à la température du four de revenu et à la vitesse de la courroie en maille, ouvrez l'air d'échappement, de sorte que la pièce après revenu réponde aux exigences de qualité.

6, dans le travail doit s'en tenir au poste.

7, pour configurer les appareils d'incendie nécessaires et se familiariser avec les méthodes d'utilisation et d'entretien.

8. Lors de l'arrêt de la machine, nous devons vérifier que tous les interrupteurs de commande sont à l'état éteint, puis fermer l'interrupteur de transfert universel.

Surchauffe

Après trempe, on observe une surchauffe de la microstructure des roulements à rouleaux. Pour déterminer le degré exact de surchauffe, il est nécessaire d'observer la microstructure. Si, après trempe, de la martensite en aiguilles grossières apparaît dans l'acier GCr15, il s'agit d'une surchauffe. La formation de martensite en aiguilles grossières peut être due à une température de chauffage trop élevée ou à un temps de chauffage et de maintien trop long, dû à la surchauffe complète. L'organisation initiale de la bande de carbure peut également être importante, ce qui entraîne la formation d'aiguilles de martensite épaisses dans la zone à faible teneur en carbone entre les deux bandes, entraînant une surchauffe localisée. L'austénite résiduelle dans l'organisation surchauffée augmente et la stabilité dimensionnelle diminue. La surchauffe de l'organisation de trempe rend les cristaux d'acier grossiers, ce qui entraîne une diminution de la ténacité des pièces, de la résistance aux chocs et de la durée de vie du roulement. Une surchauffe importante peut même provoquer des fissures de trempe.

Sous-chauffe

La température de trempe est basse ou un mauvais refroidissement produira plus que l'organisation standard de la torrhénite dans la microstructure, connue sous le nom d'organisation de sous-chauffe, ce qui fait chuter la dureté, la résistance à l'usure est fortement réduite, affectant la durée de vie des pièces à rouleaux.

Fissures de trempe

Les pièces de roulements à rouleaux soumises au processus de trempe et de refroidissement forment des fissures appelées fissures de trempe sous l'effet de contraintes internes. Ces fissures peuvent être causées par : une température de chauffage de trempe trop élevée ou un refroidissement trop rapide ; des contraintes thermiques et une variation de volume de métal dans l'organisation des contraintes supérieures à la résistance à la rupture de l'acier ; des défauts de surface (fissures ou rayures) ou des défauts internes de l'acier (laitier, inclusions non métalliques importantes, taches blanches, résidus de retrait, etc.) entraînant une concentration de contraintes lors de la trempe ; une décarburation superficielle importante et une ségrégation de carbure ; des pièces trempées après revenu, un revenu insuffisant ou intempestif ; des contraintes de poinçonnage à froid trop importantes dues au processus précédent, des pliages de forgeage, des coupes de tournage profondes, des rainures d'huile, des arêtes vives, etc. En résumé, les fissures de trempe peuvent être dues à un ou plusieurs des facteurs mentionnés ci-dessus, la présence de contraintes internes étant la principale cause de leur formation. Les fissures de trempe sont profondes et fines, avec une fracture droite et une surface brisée sans oxydation. Il s'agit souvent d'une fissure longitudinale plate ou annulaire sur la collerette du roulement ; la bille d'acier du roulement présente une forme en S, en T ou annulaire. La caractéristique organisationnelle d'une fissure de trempe est l'absence de phénomène de décarburation des deux côtés, ce qui la distingue clairement des fissures de forgeage et des fissures de matériau.

Déformation par traitement thermique

Lors du traitement thermique des roulements NACHI, des contraintes thermiques et structurelles apparaissent. Ces contraintes internes peuvent se superposer ou se compenser partiellement. Elles sont complexes et variables, car elles varient en fonction de la température et de la vitesse de chauffage, du mode de refroidissement, de la forme et de la taille des pièces. La déformation due au traitement thermique est donc inévitable. La connaissance et la maîtrise des règles permettent de maîtriser la déformation des roulements (ovale du col, augmentation de la taille, etc.) et de la maintenir dans une plage contrôlable, favorisant ainsi la production. Bien entendu, les collisions mécaniques lors du traitement thermique peuvent également entraîner une déformation des pièces, mais cette déformation peut être exploitée pour améliorer le fonctionnement et la réduire.

Décarburation de surface

Lors du traitement thermique des pièces de roulements à rouleaux, si elles sont chauffées en milieu oxydant, leur surface s'oxyde, réduisant ainsi la fraction massique de carbone à la surface, ce qui entraîne une décarburation superficielle. Une profondeur de la couche de décarburation superficielle supérieure à la quantité de rétention finale entraînera la mise au rebut des pièces. La détermination de la profondeur de la couche de décarburation superficielle par examen métallographique repose sur les méthodes métallographiques et de microdureté disponibles. La courbe de distribution de la microdureté de la couche superficielle est basée sur la méthode de mesure et peut servir de critère d'arbitrage.

Point faible

En raison d'un chauffage insuffisant et d'un refroidissement insuffisant, la trempe, causée par une dureté de surface inadéquate des roulements à rouleaux, produit un phénomène appelé point faible de trempe. Comme la décarburation de surface, elle peut entraîner une baisse importante de la résistance à l'usure et à la fatigue.