Traitement thermique et durcissement de surface
Ces procédés changent ce qu'une pièce métallique finie peut faire, pas sa forme. Un chauffage et un refroidissement contrôlés, des atomes imprégnés dans la surface ou des millions de minuscules impacts rendent les pièces plus dures, plus tenaces ou plus durables sous charges répétées. Ils interviennent généralement vers la fin de la gamme, après le formage ou l'usinage de la pièce.
L'idée générale
La résistance d'un métal dépend de la façon dont ses atomes sont arrangés à l'intérieur, et cet arrangement peut être modifié sans changer la forme extérieure. Pensez à un pain : la même pâte devient moelleuse ou croustillante selon la cuisson. Le traitement thermique change toute la pièce ; la cémentation ne change qu'une peau profonde d'une fraction de millimètre à quelques millimètres ; le grenaillage comprime la surface pour que les fissures de fatigue peinent à progresser. Trois propriétés reviennent sans cesse : la dureté (résistance aux rayures et à l'usure), la ténacité (résistance à la fissuration sous choc) et la tenue en fatigue (combien de cycles de charge une pièce supporte).
Les 3 procédés de ce chapitre
12.1Traitement thermique (trempe, revenu, recuit)Chauffer, tremper et revenir (ou refroidir lentement) toute la pièceOuvrir la leçon
12.2Cémentation et nitrurationDu carbone ou de l'azote diffusé dans la surfaceOuvrir la leçon
12.3Grenaillage de précontrainteSurface martelée par de minuscules billes pour la laisser en compressionOuvrir la leçonCôte à côte
| Procédé | En une ligne | Idéal pour | Taille de série | Précision |
|---|---|---|---|---|
| 12.1Traitement thermique (trempe, revenu, recuit) | Chauffer, tremper et revenir (ou refroidir lentement) toute la pièce | Rendre l'acier dur et tenace, ou tendre pour l'usinage | De pièces uniques aux lignes continues | Forme conservée ; légère déformation, souvent rectifiée ensuite |
| 12.2Cémentation et nitruration | Du carbone ou de l'azote diffusé dans la surface | Engrenages et arbres : une peau dure sur un cœur tenace | Lots de four de centaines à milliers | Nitruration : à quelques centièmes de mm ; cémentation : légère déformation |
| 12.3Grenaillage de précontrainte | Surface martelée par de minuscules billes pour la laisser en compression | Ressorts, engrenages, pièces de turbines soumis à des charges répétées | De pièces uniques à des millions de ressorts | Forme pratiquement inchangée |
Comment choisir dans cette famille
- La pièce entière doit être dure ou résistante à cœur : le traitement thermique (trempe et revenu).
- La pièce doit d'abord être tendre pour être usinée ou pliée : le recuit, puis durcir plus tard si besoin.
- La surface doit résister à l'usure pendant que le cœur résiste aux chocs : la cémentation.
- La déformation doit être minimale : la nitruration plutôt que la cémentation.
- La pièce casse par fatigue (fissures après de nombreux cycles) : ajoutez du grenaillage, souvent après durcissement.
Mots clés
- Dureté
- résistance aux rayures, aux bosses et à l'usure.
- Ténacité
- capacité à absorber un choc sans fissurer.
- Trempe
- refroidissement rapide dans l'eau, l'huile ou un polymère qui fige la dureté.
- Revenu
- léger réchauffage après une trempe qui échange un peu de dureté contre de la ténacité.
- Recuit
- chauffage suivi d'un refroidissement très lent qui laisse le métal tendre.
- Couche cémentée
- la peau extérieure durcie d'une pièce cémentée.
- Contrainte résiduelle de compression
- une compression laissée à l'intérieur de la surface qui garde les fissures fermées.
- Fatigue
- fissuration lente sous de nombreuses charges répétées, même faibles.
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