- Accueil
- Le Guide des Pros
- Fixations
- Le guide du traitement thermique
Le traitement thermique regroupe diverses techniques permettant de modifier la structure métallurgique des aciers afin d’en améliorer les propriétés mécaniques. Maîtriser ces techniques est un atout précieux pour le bricoleur soucieux d’optimiser la qualité de ses réalisations.
La trempe, pour une dureté accrue
La trempe est sans doute la technique de traitement thermique la plus connue. Elle consiste à porter l’acier à une température supérieure à sa température critique, comprise entre 750°C et 900°C selon les nuances, puis à le refroidir brutalement.
Cette opération a pour effet de transformer la structure cristalline de l’acier, passant d’une maille cubique centrée compacte à température ambiante à une maille cubique face centrée à haute température. Le refroidissement brutal fige alors cette structure, conférant à l’acier une dureté et une résistance mécanique nettement supérieures.
Pour tremper une pièce, il est conseillé de la chauffer au rouge cerise vif à l’aide d’un chalumeau ou dans un four, puis de la plonger dans de l’huile de trempe. L’huile permet un refroidissement très rapide, de l’ordre de quelques secondes. Il est également possible d’utiliser de l’eau, mais avec un risque accru de fissuration.
La trempe s’applique à la majorité des aciers non alliés et faiblement alliés (C18, C22, 35CD4...). Elle permettra par exemple de durcir des outils, des matrices d’emboutissage ou encore des ressorts.
La revenu, pour ajuster précisément les propriétés
La trempe confère certes une grande dureté à l’acier, mais elle le rend également plus fragile. Pour trouver le bon compromis entre dureté et ténacité, on fait généralement suivre la trempe d’un revenu.
Cette opération consiste à réchauffer la pièce trempée à une température comprise entre 150°C et 650°C puis à la refroidir lentement. Le revenu a pour effet de relaxer partiellement les contraintes internes créées par la trempe, restituant une partie de la ductilité perdue.
En faisant varier la température et la durée du revenu, on peut ajuster avec précision la dureté, la résistance et la ténacité de la pièce trempée. C’est un avantage appréciable pour adapter le traitement thermique à chaque application.
Pour réaliser un revenu, un four est idéal mais on peut également se contenter d’un bac de sable chauffé sur un réchaud. L’essentiel est d’assurer une montée en température lente, une stabilisation à la température voulue, puis un refroidissement lent, de préférence dans le four éteint.
La cémentation, pour une surface durcie
Autre technique incontournable, la cémentation permet de durcir uniquement la surface d’une pièce en acier doux ou mi-doux, sans modifier le cœur.
Le procédé consiste à enrichir la surface en carbone par diffusion à haute température (entre 850°C et 950°C), puis à tremper la pièce pour obtenir une couche superficielle très dure. Cette technique est notamment utilisée pour les engrenages et les axes de transmission soumis à de l’usure.
Pour cémenter une pièce, il faut la placer dans un mélange de charbon de bois finement broyé pendant plusieurs heures. Le carbone va alors diffuser dans l’acier sur une profondeur pouvant atteindre 1mm. Une trempe permet ensuite de durcir la couche cémentée.
Bien maîtrisés, ces traitements thermiques vous permettront d’adapter les propriétés mécaniques de ses pièces aux sollicitations auxquelles elles seront soumises. Même sur de petites séries, le jeu en vaut la chandelle !
Quel équipement pour la mise en œuvre ?
Réaliser des traitements thermiques ne nécessite pas un gros investissement, à condition de rester sur de petites pièces.
Voici l’équipement minimum requis :
- Un chalumeau à gaz, de préférence équipé de buses propane/butane pour atteindre des températures suffisantes
- Un bac de trempe rempli d’huile de trempe (huile de colza possible)
- Un four pouvant monter à 1000°C ou un bac de sable chauffant sur réchaud
- Un four à moufle pour la cémentation (en option)
- Des gants résistants à la chaleur et des lunettes de protection
- Un fourreau thermique et des pinces pour manipuler les pièces chaudes
- Un pyromètre optique pour contrôler la température
Avec cet équipement, toutes les opérations courantes de traitement thermique sont à votre portée. Vous pourrez ainsi optimiser la résistance et la durée de vie de vos outils et réalisations.
Quelques conseils pratiques
- Bien nettoyer et dégraisser les pièces avant traitement pour éviter la formation de calamine
- Chauffer progressivement pour éviter les chocs thermiques
- Respecter les températures recommandées pour chaque nuance d’acier
- Tremper dans un liquide agité pour optimiser le refroidissement
- Faire des essais sur des chutes avant de traiter les pièces finales
- Noter précisément tous les paramètres (températures, durées, bain de trempe...)
- Vérifier la dureté obtenue à l’aide d’un duromètre ou par essai de rayure
En maîtrisant ces techniques grâce à la pratique, vous parviendrez à traiter thermiquement vos pièces de façon reproductible. Vos réalisations n’en seront que plus solides et durables !
Le traitement thermique regorge de possibilités pour améliorer les propriétés des aciers.
En appliquant ces traitements de façon rigoureuse, vous pourrez optimiser la dureté, la ténacité et la résistance à l’usure de vos outils, matrices et pièces mécaniques. Vos réalisations gagneront ainsi en qualité et en longévité. Alors n’hésitez plus à mettre en pratique ces techniques passionnantes !
Ces catégories pourraient vous intéresser :
