La trempe, également appelée durcissement, consiste à chauffer puis à refroidir l'acier (ou un autre alliage) à grande vitesse, ce qui augmente considérablement la dureté, en surface ou dans sa totalité. La trempe sous vide est réalisée dans des fours à vide pouvant atteindre 1 300 °C. Les méthodes de trempe varient selon le matériau traité, mais la trempe sous gaz à l'azote est la plus courante.
Trempe sous vide et gaz :
Lors de la trempe sous vide, le matériau est chauffé en l'absence d'oxygène par convection dans un gaz inerte (N₂) et/ou par rayonnement thermique en dépression. L'acier est trempé sous flux d'azote, la vitesse de refroidissement étant déterminée par le réglage de la surpression. Selon la forme de la pièce, il est également possible de choisir le sens et la durée du soufflage d'azote. L'optimisation du temps et du contrôle de la température de l'acier est réalisée en cours de processus grâce à des thermocouples pilotes placés sur la pièce dans la chambre de chauffe. L'acier traité thermiquement dans un four sous vide acquiert les propriétés de résistance et de dureté spécifiées sur toute sa section, sans décarburation superficielle. Le grain austénitique est fin et conforme aux normes internationales.
De cette manière, on peut durcir pratiquement tous les alliages d'acier techniquement intéressants, tels que les aciers à ressort, les aciers travaillés à froid, les aciers trempés et revenus, les aciers pour roulements, les aciers travaillés à chaud et les aciers à outils, ainsi qu'un grand nombre d'aciers inoxydables fortement alliés et d'alliages de fonte.
Trempe à l'huile sous vide
La trempe sous vide consiste à refroidir les matériaux chauffés à l'aide d'huile sous vide. Le transfert de charge s'effectuant sous vide ou sous gaz inerte après la purge du four, la surface de la pièce est protégée jusqu'à son immersion complète dans l'huile. La protection de surface est très similaire, que la trempe soit sous huile ou sous gaz.
Le principal avantage par rapport aux solutions conventionnelles de trempe atmosphérique à l'huile réside dans le contrôle précis des paramètres de refroidissement. Un four sous vide permet de modifier les paramètres de trempe standards – température et agitation – ainsi que la pression au-dessus du réservoir de trempe.
La modification de la pression au-dessus du réservoir induit une différence de pression à l'intérieur du bain d'huile, ce qui modifie la courbe d'efficacité du refroidissement de l'huile définie à la pression atmosphérique. En effet, la zone d'ébullition est la phase où la vitesse de refroidissement est la plus élevée. La variation de pression de l'huile modifie sa vaporisation sous l'effet de la chaleur de la charge.
La réduction de pression active le phénomène de vaporisation, qui déclenche la phase d'ébullition. Cela augmente l'efficacité du refroidissement du fluide de trempe et améliore la capacité de durcissement par rapport aux conditions atmosphériques. Cependant, la production massive de vapeur peut provoquer un phénomène de gaine et entraîner une déformation potentielle.
L'augmentation de la pression dans l'huile inhibe la formation de vapeur et retarde l'évaporation. La gaine adhère à la pièce et refroidit plus uniformément, mais moins brutalement. La trempe à l'huile sous vide est donc plus uniforme et entraîne moins de déformations.
Trempe à l'eau sous vide
Procédé comme la trempe à l'huile sous vide, c'est la solution idéale pour le traitement thermique de durcissement de l'aluminium, du titane ou d'autres matériaux qui doivent être refroidis à une vitesse suffisamment rapide.
Date de publication : 7 mai 2022