Afin de fournir aux pièces métalliques les propriétés mécaniques, physiques et chimiques requises, outre la sélection rationnelle des matériaux et les différents procédés de formage, les procédés de traitement thermique sont souvent essentiels. L'acier est le matériau le plus utilisé dans l'industrie mécanique, avec une microstructure complexe qui peut être contrôlée par traitement thermique. Par conséquent, le traitement thermique de l’acier constitue le contenu principal du traitement thermique des métaux.
De plus, l'aluminium, le cuivre, le magnésium, le titane et leurs alliages peuvent également modifier leurs propriétés mécaniques, physiques et chimiques grâce à un traitement thermique pour obtenir différentes caractéristiques de performance.
Le traitement thermique ne modifie généralement pas la forme ni la composition chimique globale de la pièce, mais confère ou améliore plutôt ses performances en modifiant la microstructure à l'intérieur de la pièce ou en modifiant la composition chimique à la surface de la pièce. Sa particularité est d’améliorer la qualité intrinsèque de la pièce, généralement non visible à l’œil nu.
La fonction du traitement thermique est d'améliorer les propriétés mécaniques des matériaux, d'éliminer les contraintes résiduelles et d'améliorer l'usinabilité des métaux. Selon les différents objectifs du traitement thermique, les procédés de traitement thermique peuvent être divisés en deux catégories : le traitement thermique préliminaire et le traitement thermique final.
1.Le but du traitement thermique préliminaire est d'améliorer les performances de traitement, d'éliminer les contraintes internes et de préparer une bonne structure métallographique pour le traitement thermique final. Le processus de traitement thermique comprend le recuit, la normalisation, le vieillissement, la trempe et le revenu, etc.
l Le recuit et la normalisation sont utilisés pour les ébauches ayant subi un traitement thermique. Les aciers au carbone et les aciers alliés ayant une teneur en carbone supérieure à 0,5 % sont souvent recuits pour réduire leur dureté et faciliter la coupe ; L'acier au carbone et l'acier allié avec une teneur en carbone inférieure à 0,5 % sont traités avec normalisation pour éviter que l'outil ne colle pendant la coupe en raison de leur faible dureté. Le recuit et la normalisation peuvent affiner la taille des grains et obtenir une microstructure uniforme, préparant ainsi un futur traitement thermique. Le recuit et la normalisation sont souvent effectués après l'ébauche et avant l'ébauche.
l Le traitement temporel est principalement utilisé pour éliminer les contraintes internes générées lors de la fabrication des ébauches et du traitement mécanique. Pour éviter une charge de transport excessive, pour les pièces de précision générale, un traitement temporel peut être organisé avant l'usinage de précision. Cependant, pour les pièces ayant des exigences de haute précision (telles que le boîtier des machines à aléser coordonnées), deux ou plusieurs processus de traitement de vieillissement doivent être organisés. Les pièces simples ne nécessitent généralement pas de traitement de vieillissement. En plus des pièces moulées, pour certaines pièces de précision à faible rigidité (comme les vis de précision), de multiples traitements de vieillissement sont souvent disposés entre l'ébauche et l'usinage de semi-précision pour éliminer les contraintes internes générées lors du traitement et stabiliser la précision d'usinage des pièces. Certaines pièces de l'arbre nécessitent un traitement temporel après le processus de redressage.
l La trempe et le revenu font référence au traitement de revenu à haute température après la trempe, qui peut obtenir une structure martensite trempée uniforme et fine, se préparant à réduire la déformation lors du traitement de trempe et de nitruration de surface à l'avenir. Par conséquent, la trempe et le revenu peuvent également être utilisés comme traitement thermique préparatoire. En raison des bonnes propriétés mécaniques globales des pièces trempées et revenues, certaines pièces ayant de faibles exigences en matière de dureté et de résistance à l'usure peuvent également être utilisées comme processus de traitement thermique final.
2.Le traitement thermique final a pour objectif d’améliorer les propriétés mécaniques telles que la dureté, la résistance à l’usure et la résistance.
l La trempe comprend la trempe superficielle et la trempe en vrac. La trempe de surface est largement utilisée en raison de sa faible déformation, oxydation et décarburation, et elle présente également les avantages d'une résistance externe élevée et d'une bonne résistance à l'usure, tout en conservant une bonne ténacité et une forte résistance aux chocs en interne. Pour améliorer les propriétés mécaniques des pièces trempées en surface, il est souvent nécessaire d'effectuer un traitement thermique tel qu'une trempe et un revenu ou une normalisation comme traitement thermique préliminaire. Le processus général est le suivant : découpe – forgeage – normalisation (recuit) – usinage grossier – trempe et revenu – usinage de semi-précision – trempe de surface – usinage de précision.
l La trempe par carburation convient aux aciers à faible teneur en carbone et aux aciers faiblement alliés. Premièrement, la teneur en carbone de la couche superficielle de la pièce est augmentée et, après trempe, la couche superficielle obtient une dureté élevée, tandis que le noyau conserve toujours une certaine résistance, une ténacité élevée et une plasticité. La carbonisation peut être divisée en cémentation globale et carburation locale. Lors d'une cémentation partielle, des mesures anti-infiltration (cuivrage ou placage de matériaux anti-infiltration) doivent être prises pour les pièces non cémentées. En raison de la déformation importante provoquée par la cémentation et la trempe, et de la profondeur de carburation allant généralement de 0,5 à 2 mm, le processus de cémentation est généralement disposé entre l'usinage de semi-précision et l'usinage de précision. Le processus général est le suivant : découpe, forgeage, normalisation, usinage grossier et semi-précis, cémentation, trempe, usinage de précision. Lorsque la partie non carburée des pièces localement cémentées adopte le plan de processus consistant à augmenter la tolérance et à couper l'excès de couche carburée, le processus de coupe de la couche carburée en excès doit être organisé après la carburation et avant la trempe.
l Le traitement de nitruration est une méthode de traitement qui permet aux atomes d'azote d'infiltrer la surface métallique pour obtenir une couche de composés contenant de l'azote. La couche de nitruration peut améliorer la dureté, la résistance à l'usure, la résistance à la fatigue et la résistance à la corrosion de la surface des pièces. En raison de la faible température de traitement de nitruration, de la faible déformation et de la fine couche de nitruration (ne dépassant généralement pas 0,6 ~ 0,7 mm), le processus de nitruration doit être organisé le plus tard possible. Pour réduire la déformation pendant la nitruration, un revenu à haute température pour soulager les contraintes est généralement nécessaire après la découpe.
Heure de publication : 24 octobre 2024
