Qu’est-ce que le cycle thermique de recuit – Température de recuit – Définition

Tout cycle de recuit comprend trois étapes:

• chauffer à la température désirée,
• maintenir ou « tremper » à cette température,
• refroidissement, généralement à température ambiante.

Le temps et la température de recuit sont des paramètres importants dans ces procédures. En particulier, la température cible définit le cycle thermique de recuit.

Cycles thermiques de recuit

En pratique, des cycles thermiques spécifiques d’une variété presque infinie sont utilisés pour atteindre les différents objectifs du recuit. Ces cycles se répartissent en plusieurs grandes catégories qui peuvent être classées selon la température à laquelle l’acier est chauffé et la méthode de refroidissement utilisée.

• Recuit de processus. Le recuit de procédé est un traitement thermique spécifique qui restaure une partie de la ductilité d’un produit travaillé à froid afin qu’il puisse être travaillé à froid davantage sans se casser. Il est couramment utilisé lors des procédures de fabrication qui nécessitent une déformation plastique importante, pour permettre une poursuite de la déformation sans rupture ni consommation d’énergie excessive. La plage de température pour le recuit de procédé s’étend de 260 °C à 760 °C, selon l’alliage en question. Ce procédé est principalement adapté aux aciers à faible teneur en carbone. Ceci est principalement effectué sur de l’acier laminé à froid comme l’acier tréfilé, les tuyaux en fonte ductile coulés par centrifugation, etc.
• Recuit de détente. Le recuit de relaxation des contraintes est utilisé pour soulager les contraintes du travail à froid. Contrairement au recuit de procédé, ce traitement thermique est généralement effectué après la fabrication du produit. Des précautions doivent être prises pour assurer un refroidissement uniforme, en particulier lorsqu’un composant est composé de sections de tailles variables. Si la vitesse de refroidissement n’est pas constante et uniforme, il peut en résulter de nouvelles contraintes résiduelles égales ou supérieures à celles que le traitement thermique était censé soulager. La température de recuit est typiquement une température relativement basse de sorte que les effets résultant du travail à froid et d’autres traitements thermiques ne sont pas affectés. Le traitement thermique de relaxation des contraintes peut réduire la distorsion et les contraintes élevées dues au soudage qui peuvent affecter les performances de service.
• Recuit de recristallisation. Le recuit de recristallisation des aciers écrouis (teneur en carbone jusqu’à 0,5 %) permet d’obtenir une nouvelle structure granulaire sans induire de changement de phase. Le métal est chauffé à une température à laquelle le durcissement causé par le travail à froid précédent est éliminé. Lors de la recristallisation, les liaisons internes entre les atomes changent, le réseau cristallin ne change pas. Les températures de recuit sont comprises entre 550 et 700 ° C et l’endurance est d’environ 1 heure ou plus, en refroidissant à l’air. Il est utilisé comme recuit inter-opérationnel en formage à froid, notamment pour les pièces bas carbone.
• Recuit complet. Le recuit complet produit une microstructure plus douce et plus propice à d’autres traitements tels que le formage ou l’usinage. Les températures pour un recuit complet sont généralement supérieures de 50 °C à la température critique supérieure (A₃) pour les aciers hypoeutectiques et à la température critique inférieure (A₁) pour les aciers hypereutectoïdes. Il est appelé recuit complet car il permet d’obtenir une austénitisation complète des aciers hypoeutectoïdes. L’alliage est ensuite refroidi au four. Cela signifie que le four de traitement thermique est éteint et que le four et l’acier refroidissent à température ambiante à la même vitesse, ce qui prend plusieurs heures. La vitesse de refroidissement de l’acier doit être suffisamment lente pour ne pas laisser l’austénite se transformer en bainite ou martensite, mais plutôt la transformer complètement en perlite et ferrite ou cémentite. Un recuit complet aboutit généralement au deuxième état le plus ductile qu’un métal puisse prendre pour un alliage métallique. Le métal atteint des niveaux relativement faibles de dureté, de limite d’élasticité et de résistance ultime avec une plasticité et une ténacité élevées. Le recuit complet est souvent utilisé dans les aciers à faible et moyenne teneur en carbone qui seront usinés ou subiront une déformation plastique importante lors d’une opération de formage. Les aciers inoxydables et fortement alliés peuvent être austénitisés (entièrement recuits) et trempés pour minimiser la présence de carbures aux joints de grains ou pour améliorer la répartition de la ferrite.
• Normalisation. La normalisation est un processus de recuit appliqué aux alliages ferreux pour affiner la taille du grain, rendre sa structure plus uniforme, le rendre plus réactif au durcissement et améliorer l’usinabilité. La normalisation est effectuée sur des aciers qui ont été déformés plastiquement par, par exemple, une opération de laminage. Ces aciers travaillés à froid sont constitués de grains de perlite, qui sont de forme irrégulière et relativement gros et dont la taille varie considérablement. La normalisation est un cycle de chauffage austénitisant suivi d’un refroidissement à l’air calme ou légèrement agité. En règle générale, les températures de normalisation sont d’environ 55 °C au-dessus de la ligne critique supérieure. La température de normalisation est supérieure à la température de recuit complet, par contre le refroidissement est plus intense. La normalisation améliore l’usinabilité d’un composant et offre une stabilité dimensionnelle s’il est soumis à d’autres processus de traitement thermique. La principale différence entre le recuit et la normalisation est que le recuit permet au matériau de refroidir à une vitesse contrôlée dans un four. La normalisation permet au matériau de refroidir en le plaçant dans un environnement à température ambiante et en l’exposant à l’air de cet environnement.

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