Qu’est-ce que la trempe et le revenu – Définition

Trempe

Le terme trempe fait référence à un traitement thermique dans lequel un matériau est rapidement refroidi dans de l’eau, de l’huile ou de l’air pour obtenir certaines propriétés du matériau, en particulier la dureté. Dans les alliages ferreux, la trempe est le plus souvent utilisée pour durcir l’acier en introduisant de la martensite, tandis que les alliages non ferreux deviendront généralement plus mous que la normale. Au-dessus de cette température critique, un métal est partiellement ou totalement austénitisé, la vitesse de refroidissement de l’acier doit être rapide pour laisser l’austénite se transformer en bainite ou martensite métastable.

Le choix d’un milieu de trempe dépend de la trempabilité de l’alliage particulier, de l’épaisseur et de la forme de la section impliquée et des vitesses de refroidissement nécessaires pour obtenir la microstructure souhaitée.

La martensite est une structure métastable très dure avec une structure cristalline tétragonale centrée sur le corps (BCT). La martensite se forme dans les aciers lorsque la vitesse de refroidissement de l’austénite est si élevée que les atomes de carbone n’ont pas le temps de se diffuser hors de la structure cristalline en quantité suffisante pour former de la cémentite (Fe₃C). C’est donc un produit de transformation sans diffusion. Toute diffusion, quelle qu’elle soit, entraîne la formation de phases de ferrite et de cémentite. Il porte le nom du métallurgiste allemand Adolf Martens (1850-1914).

La microstructure de la martensite dans les aciers a différentes morphologies et peut apparaître sous forme de martensite à lattes ou de martensite à plaques. Pour l’acier à 0–0,6% de carbone, la martensite a l’apparence d’une latte et est appelée  martensite à lattes . Pour l’acier à plus de 1% de carbone, il formera une structure en forme de plaque appelée  martensite en plaque. La martensite en plaques, comme son nom l’indique, se présente sous la forme de cristaux lenticulaires (en forme de lentille) avec un motif en zigzag de plaques plus petites. Entre ces deux pourcentages, l’apparence physique des grains est un mélange des deux. La résistance de la martensite est réduite à mesure que la quantité d’austénite retenue augmente.

Trempe

Le terme revenu fait référence à un traitement thermique utilisé pour augmenter la ténacité des alliages à base de fer. La trempe est généralement effectuée après le durcissement, pour réduire une partie de l’excès de dureté, et se fait en chauffant le métal à une température inférieure au point critique pendant une certaine période de temps, puis en le laissant refroidir à l’air calme. La trempe rend le métal moins dur tout en le rendant plus apte à supporter les impacts sans se casser. Le revenu entraînera la précipitation des éléments d’alliage dissous ou, dans le cas des aciers trempés, améliorera la résistance aux chocs et les propriétés ductiles. Lors du chauffage, les atomes de carbone diffusent et réagissent en une série d’étapes distinctes qui forment finalement Fe ₃C ou un carbure d’alliage dans une matrice de ferrite de niveau de contrainte progressivement décroissant.

Pour la trempe, la température est beaucoup plus importante que le temps à température. La température exacte détermine la quantité de dureté retirée et dépend à la fois de la composition spécifique de l’alliage et des propriétés souhaitées dans le produit fini. Par exemple, les outils très durs sont souvent trempés à basse température, entre 150 et 200 ° et conservent une grande partie de la dureté et de la résistance de la martensite trempée et offrent une légère amélioration de la ductilité et de la ténacité. Alors que les ressorts sont tempérés à des températures beaucoup plus élevées. Un revenu au-dessus de 425 °C améliore considérablement la ductilité et la ténacité, mais au détriment de la dureté et de la résistance. Dans certaines conditions, la dureté peut ne pas être affectée par le revenu ou même en être augmentée. En outre, les aciers alliés qui contiennent un ou plusieurs des éléments formant des carbures (chrome,

Martensite trempée

La capacité relative d’un alliage ferreux à former de la martensite est appelée trempabilité. La trempabilité est couramment mesurée comme la distance sous une surface trempée à laquelle le métal présente une dureté spécifique de 50 HRC, par exemple, ou un pourcentage spécifique de martensite dans la microstructure. La dureté la plus élevée d’un acier perlitique est de 43 HRC alors que la martensite peut atteindre 72 HRC. Martensite fraîche est très fragile si la teneur en carbone est supérieure à environ 0,2 à 0,3 %. Il est si fragile qu’il ne peut pas être utilisé pour la plupart des applications. Cette fragilité peut être supprimée (avec une certaine perte de dureté) si l’acier trempé est légèrement chauffé dans un processus connu sous le nom de revenu. La trempe est réalisée en chauffant un acier martensitique à une température inférieure à l’eutectoïde pendant une période de temps spécifiée (par exemple entre 250 °C et 650 °C).

Ce traitement thermique de revenu permet, par des procédés diffusionnels, la formation de martensite revenue, selon la réaction :

martensite (BCT, monophasé) → martensite revenu (ferrite + phases Fe₃C)

où la martensite monophasique BCT, sursaturée en carbone, se transforme en martensite trempée, composée des phases stables de ferrite et de cémentite. Sa microstructure est similaire à la microstructure de la sphéroïdite, mais dans ce cas, la martensite trempée contient des particules de cémentite extrêmement petites et uniformément dispersées intégrées dans une matrice de ferrite continue. La martensite trempée peut être presque aussi dure et résistante que la martensite, mais avec une ductilité et une ténacité sensiblement améliorées.

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