Traitement thermique des aciers et les contrôles qualité

L’acier est un alliage de fer et de carbone. Le taux de carbone est généralement inférieur à 1,6%. Au-delà de 2%, on parle de fonte.

D’autres éléments chimiques peuvent être ajoutés pour modifier ses propriétés mécaniques ou physico-chimiques. C »est le cas par exemple des aciers inoxydables qui contiennent un minimum de 13% de chrome.  On lui associe généralement du Nickel pour améliorer sa résistance à la corrosion.

Tous ces éléments modifient les qualités mécaniques et physico-chimiques des aciers. Des traitements thermiques permettent de modifier celles-ci selon la destination finale du matériaux. Ils agissent sur la cristallisation de l’acier : on obtiendra alors des aciers martensitiques, perlitiques, etc..;

Il y a 4 principaux traitements, régulièrement effectués sur les pièces métalliques.

Les différents traitements thermiques

Tubes en acier

Ronds en acier

Le recuit : L’acier est chauffé à une température légèrement supérieure à la température de transformation pendant un temps plus ou moins long, puis est laissé se refroidir lentement. Le recuit est généralement appliqué pour diminuer les contraintes internes et adoucir (abaisser sa dureté) en vue de son usinage ultérieur.

La trempe : Cela consiste à chauffer l’acier à une température légèrement supérieure à la température de transformation et à refroidir rapidement celui-ci très rapidement. La trempe peut suivant la composition de l’acier s’effectuer à l’air, dans, l’huile…
La trempe permet d’augmenter la dureté et de la résistance à l’acier en figeant la martensite, une phase métastable très dure.

Le revenu : L’acier est chauffé à une température inférieure à celle de la transformation puis est refroidi lentement. Le revenu permet d’améliorer la ténacité et diminue les tensions internes.

La détente : même principe que le revenu mais à des températures beaucoup plus faibles (inférieures à 200°C). Généralement utilisée après une trempe, un traitement de surface… Le but est d’atténuer les contraintes sans modifier les propriétés mécaniques. Cela permet d’éviter des ruptures prématurées des pièces mécaniques.

Contrôles des aciers

Après traitement thermique, des contrôles sont effectués  pour s’assurer de l’absence de défauts : étude de la cristallisation en coupe à l’aide d’un microscope ou recherche de défauts par ultrason pour ne citer que les plus courants.

Des essais mécaniques sont également menés :

  • essai de traction : une éprouvette métallique est soumise à une traction jusqu’à la rupture.  Le métal passe par une phase élastique  puis de déformation.
  • essai de fatigue : une éprouvette normalisée est soumise à des efforts des centaines de milliers ou de millions de fois. On observe une rupture à des forces inférieures à la résistance normale
  • essai de résilience : A l’aide d’un mouton de Charpy, on teste la résistance au choc du métal
  • essai de fluage : étude de la déformation plastique à haute température
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Auteur : La rédaction

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