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Qu'est-ce que le traitement thermique？ ?

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Processus de base du traitement thermique

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Le traitement thermique des métaux comprend le chauffage, l'isolation et le refroidissement, qui modifient leur microstructure interne afin d'obtenir les propriétés physiques et mécaniques souhaitées.

Les atomes des métaux sont disposés d'une manière particulière et ils sont affectés par l'énergie thermique sans détruire leur structure solide. La plupart des métaux solides existent dans la nature sous forme de cristaux. Lorsque les métaux refroidissent, les atomes commencent à se rassembler pour former des grains.

Le traitement thermique comporte trois étapes fondamentales : le chauffage, l'isolation et le refroidissement. Les différentes méthodes de traitement thermique opèrent différemment au cours de ces trois étapes.

Le chauffage : Le fait de chauffer un métal à une température spécifique modifie sa structure interne. Par exemple, le fer est chauffé au rouge lors du forgeage d'outils.

Isolation : Le maintien d'un métal à une température spécifique pendant un certain temps afin de stabiliser davantage sa structure interne.

Refroidissement : En contrôlant la vitesse de refroidissement, il est possible de modifier la taille des grains de métal et les contraintes internes, ce qui permet d'ajuster ses propriétés. Par exemple, le refroidissement rapide d'un métal chauffé peut le rendre plus dur mais plus cassant.

Principes du traitement thermique

Principes du changement de phase :

Changement de phase à l'état solide : Les matériaux métalliques subissent des changements de phase dans une plage de température spécifique, et une structure cristalline se transforme en une autre. Par exemple, l'acier passe de la ferrite (structure cubique centrée sur le corps) à l'austénite (structure cubique centrée sur la face) lorsqu'il est chauffé, et à la martensite (structure tétragonale centrée sur le corps) lorsqu'il est refroidi.

Processus de diffusion : À haute température, les atomes se diffusent plus facilement, ce qui rend la distribution des différents éléments à l'intérieur du métal plus uniforme, améliorant ainsi les propriétés du matériau.

Modification de la structure des grains :

Recristallisation : En chauffant à une certaine température (température de recristallisation), les grains déformés peuvent former de nouveaux grains équiaxes sans contrainte, éliminant ainsi l'écrouissage.

Croissance des grains : Pendant la période de maintien à haute température, les grains grossissent. La croissance des grains réduit la dureté et la résistance du matériau, mais augmente la plasticité et la ténacité.

La taille des grains affecte les propriétés du métal :

Gros grains : Les atomes se déplacent plus facilement entre eux, ce qui rend le métal plus mou.

Petits grains : Les atomes ont plus de mal à se déplacer entre eux, ce qui rend le métal plus dur.

En contrôlant la température de chauffage et la vitesse de refroidissement, la taille des grains peut être ajustée, ce qui permet de contrôler la dureté et la ténacité du métal.