Durcissement sous atmosphère protectrice

Également appelé durcissement martensitique ou par trempe, le durcissement sous atmosphère protectrice est un traitement thermique utilisé pour obtenir une dureté/résistance élevée de l’acier. Il consiste en une austénitisation, une trempe et un revenu afin de conserver une structure de martensite ou de bainite revenue.

Avantages

le durcissement sous atmosphère protectrice a plusieurs avantages, selon le type d’acier :

• Les pièces très lourdes ne peuvent pas obtenir une combinaison optimale de résistance, de solidité et, le cas échéant, de résistance à la température élevée
• Ces pièces peuvent être allégées et rendues plus rigides du fait de leur plus grande résistance
• Les outils et matrices acquièrent la résistance élevée à l’usure et/ou à la température d’utilisation , tout en conservant leur solidité
• Les pièces qui doivent êtres rectifiées pour à faible rugosité acquièrent la dureté requise
• Pour toutes ces raisons, si les pièces sont en aciers inoxydable martensitique, la résistance à la corrosion ne peut être obtenue qu’après le traitement thermique

Aciers d’outillage : les propriétés désirées de dureté élevée, de résistance à l’usure, de résistance à la chaleur et de rectificabilité ne peuvent être obtenues que par durcissement.

Aciers inoxydables martensitiques : ces aciers acquièrent leur résistance à la corrosion optimale uniquement par durcissement.

Pour tous les types d’acier : pendant le façonnage des pièces (avant le traitement thermique), le matériau est relativement doux et donc facile à rectifier.

Applications

Aciers d’ingénierie :

• Pièces fortement chargées, tel que les arbres de transmission, les barres porteuses, les cadres, les fourches de chariot élévateur, les écrous et les boulons, les œillets de levage, etc.
• Pièces similaires, soumises à des températures élevées
• Ressorts de tous types et de toutes dimensions
• Outillage : coupe, martelage, laminage, c’est-à-dire tous les types d’outillage pour le travail à froid ou à chaud
• Matrices : coupe, laminage, emboutissage, martelage, mais aussi le  moulage du plastique et de l’aluminium, et les filières de forgeage
• Pièces en acier inoxydable qui exigent une haute résistance à la corrosion (industrie alimentaire et médicale)

Processus

Les processus de durcissement décrits ici sont généralement neutres, ce qui signifie que la composition chimique de la surface de l’acier des pièces n’est pas destinée à être changée durant le processus.

Le durcissement par trempe directe est la pratique la plus courante pour le durcissement de l’acier.

• La première étape consiste à chauffer l’acier par étapes jusqu’à la température de durcissement qui, selon le type d’acier, se situe entre 800 et 1220 °C. A une température située entre 730 et 900 °C (selon le type d’acier), une transformation de la microstructure en austénite se produit.
• La deuxième étape consiste à maintenir cette température de durcissement, d’austénitisation pour simultanément répartir de façon uniforme la température des pièces et transformer la microstructure en austénite. NB : Ceci donne une réduction du volume spécifique.
• La troisième étape consiste à tremper la pièce directement à partir de la température d’austénitisation dans un milieu « froid ». Ce type de milieu de trempe est généralement composé d’eau, de polymère, de sel liquide, d’huile ou d’azote sous haute pression, en fonction du type d’acier et des dimensions de la pièce. La vitesse de refroidissement doit être suffisamment élevée afin d’empêcher le matériau de revenir à sa structure douce d’origine.