Pour augmenter la dureté d'un alliage fer-carbone, il faut réaliser un chauffage supérieur à une température critique, évaluée entre 750 et 1 200 °C (variables possibles en fonction de la composition du métal).
Pour le durcir, il faut effectuer une trempe. Cette manipulation consiste à chauffer le métal puis à le refroidir de façon contrôlée dans un bain d'eau ou d'huile. La trempe est suivie d'un revenu qui est une étape permettant de fixer les propriétés de dureté et de ductilité de l'acier X Source de recherche .
Trempe à coeur
La conséquence de ce traitement est un accroissement notable de la dureté de l'acier. La trempe est suivie d'un revenu, opération qui consiste à réchauffer la pièce trempée (à une température inférieure à la température de trempe) afin d'éliminer les tensions internes de la matière.
Historiquement, les forgerons travaillaient les pièces métalliques sur le feu pour agir sur leur forme ou les affûter, avant de les plonger dans l'eau ou l'huile. Ce refroidissement brutal permettait de les figer instantanément, d'où l'appellation « trempe ».
L'huile est un des milieux de trempe les plus utilisés. On utilisera les huiles d'origine végétales de préférence aux minérales. Il ne faut absolument pas utiliser l'huile de vidange (risque de toxicité) ! Il existe des huiles spéciales pour la trempe, mais elles sont chères.
En d'autres termes, un acier trempé possède des caractéristiques bien différentes d'un acier standard. En effet, non seulement il change de phase, mais en plus, grâce à ce procédé, l'acier contient désormais du carbone. Ce sont là les deux critères qui permettent de reconnaître un acier trempé.
Elle permet d'affiner le grain de l'acier, afin de rendre la lame moins fragile lors de la trempe et donc d'éviter une déformation de la lame au moment de la trempe.
Pour la trempe, il s'agit généralement d'huiles paraffiniques. Mieux adaptées à cet usage que les huiles moteur, plus faciles à nettoyer car additivées et plus propres. Mais bien sûr, une huile moteur permettra aussi d'obtenir une trempe.
L'air est un milieu largement utilisé pour le processus de trempe. Comme tout métal chauffé que l'on laisse refroidir à la température ambiante est techniquement "trempé à l'air", le terme le plus approprié pour désigner l'air utilisé dans le processus de trempe rapide est l'air comprimé ou forcé.
Les pièces en aciers à faible % de carbone , peuvent etre cementées artisanalement , en caisse en presence de cement solide dans un four montè à environ 900 °c , cela dure plusieurs heures , puis ensuite elles subissent un traitement de trempe à l'eau à une T° inferieure .
Selon les caractéristiques voulues pour le refroidissement, il existe différents types de trempes : La trempe en bains d'huile assure un refroidissement contrôlé, adaptable selon la nature de l'huile, et une uniformité de température sur toute la pièce.
La trempe et plus généralement les traitements thermiques (austénitisation, trempe, revenu, …) effectués sur les pièces de fonderie en acier permettent de leur conférer leurs propriétés d'usage : caractéristiques mécaniques, résistance à la corrosion, résistance à l'usure, ….
Les aciers les plus utilisés sont les aciers dits de "nitruration" tels que 42CrMo4, 40CrMnMo 7, 33CrMoV12-9, 41CrAlMo7-10 ainsi que des aciers peu alliés pour la nitrocarbutation (S300 Pb, 16MnCr5, C45, …)
La température typique de trempe est située entre 440 °C et 500 °C . Il faut veiller à ne pas utiliser une température trop élevée pour ne pas « brûler » le métal (fusion partielle), car en cas de brûlure, la pièce devient impropre à l'utilisation par perte de caractéristiques mécaniques et ne peut pas être retouchée.
Le recuit est un processus de traitement thermique utilisé pour réduire la dureté, augmenter la ductilité et faciliter l'élimination des contraintes internes.
Pour les pièces en acier trempé ou auto-trempant (c'est-à-dire pouvant prendre la trempe pendant le soudage - cas des aciers alliés au chrome par exemple), le revenu permet d'adoucir les effets de la trempe en produisant la martensite dite revenue sans trop altérer (choix judicieux de la température de revenu) les ...
Toujours vérifier la trempe en passant un coup de lime sur les parties trempées. La lime doit glisser sans accrocher en produisant un son cristallin. > A l'issue de la trempe, la lame est très dure, mais aussi très fragile.
Le procédé de fabrication de forge à chaud se fait à une température extrême (jusqu'à 1150°C pour l'acier, de 360 à 520°C pour les alliages d'aluminium, de 700 à 800°C pour les alliages de cuivre). Cette température est nécessaire afin d'éviter l'écrouissage du métal lors de la déformation.
La martensite d'acier trempé est très cassante et soumise à des contraintes. Par conséquent, l'acier trempé subit généralement un processus thermique. Ce processus consiste à réchauffer le métal à une température inférieure à un point critique, puis à le laisser refroidir à l'air.
L'acier carbone ou l'acier à outils sont donc souvent utilisés pour ce type de couteaux. Pensez à l'acier D2, 1095, CPM 3V, Sleipner, A2 et bien d'autres. Ils sont souvent extrêmement résistants tout en étant faciles à aiguiser avec du matériel limité.
L'acier peut s'obtenir directement après réduction du minerai de fer dans un bas fourneau, c'est l'acier naturel. Il est possible de brûler le surplus de carbone dans la fonte en fusion afin d'en réduire son taux.
Le chalumeau oxygène acétylène : le poste à souder portatif sans alimentation. La soudure à la flamme met en contact une flamme avec les matériaux à souder alors que la soudure au fer et la soudure à l'arc n'exposent pas les matériaux à une flamme directe.
température d'austénitisation (trempe) ; recuit complet ; recuit d'homogénisation.
Les cycles de traitement thermique sont composés de plusieurs étapes : cycle de chauffe, maintien en température puis refroidissement sous atmosphère contrôlée. Pour chaque matériau à traiter (aciers, alliages, inox, ..), les cycles sont adaptés en termes de durée, température, vitesse de refroidissement, etc.
La trempe consiste à chauffer le métal à une température ou le carbone se dissout dans la matière (au dessus de A de la figure ci-dessous ), puis, à refroidir rapidement pour garder cette structure a température ambiante. Juste une petite explication succincte pour se raccrocher aux sites spécialisés.