La trempe, également appelée durcissement, est un procédé de chauffage puis de refroidissement rapide de l'acier (ou d'un autre alliage) permettant d'accroître considérablement sa dureté, en surface ou à cœur. Dans le cas de la trempe sous vide, ce procédé est réalisé dans des fours sous vide où des températures pouvant atteindre 1 300 °C sont utilisées. Les méthodes de trempe varient selon le matériau traité, mais la trempe gazeuse à l'azote est la plus courante.
Refroidissement par gaz sous vide :
Lors de la trempe sous vide, le matériau est chauffé en l'absence d'oxygène par convection dans un flux de gaz inerte (N₂) et/ou par rayonnement thermique en dépression. L'acier est trempé par un courant d'azote, la vitesse de refroidissement étant contrôlée par la surpression. Selon la forme de la pièce, il est également possible de choisir la direction et la durée du soufflage d'azote. L'optimisation du temps et le contrôle de la température de l'acier sont effectués 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.
Pratiquement tous les alliages d'acier techniquement intéressants, tels que les aciers à ressort, les aciers écrouis, les aciers trempés et revenus, les aciers pour roulements antifriction, les aciers écrouis et les aciers à outils, ainsi qu'un grand nombre d'aciers inoxydables fortement alliés et d'alliages de fonte, peuvent être durcis de cette manière.
Trempe à l'huile sous vide
La trempe à l'huile sous vide consiste à refroidir les matériaux chauffés à l'aide d'huile sous vide. Le transfert de la charge s'effectuant sous vide ou sous protection de gaz inerte après 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 se fasse à l'huile ou au gaz.
Le principal avantage par rapport aux solutions classiques de trempe à l'huile sous atmosphère contrôlée réside dans le contrôle précis des paramètres de refroidissement. Grâce au four sous vide, il est possible de modifier les paramètres de trempe standard (température et agitation) ainsi que la pression au-dessus du bain de trempe.
Modifier 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 par huile définie à pression atmosphérique. En effet, la zone d'ébullition est la phase durant laquelle la vitesse de refroidissement est maximale. La variation de pression de l'huile modifie sa vaporisation sous l'effet de la chaleur de la charge.
La réduction de pression active la vaporisation, amorçant ainsi l'ébullition. Ceci accroît l'efficacité du refroidissement par fluide de trempe et améliore la capacité de durcissement par rapport aux conditions atmosphériques. Cependant, la production massive de vapeur peut engendrer un phénomène de gaine et potentiellement provoquer des déformations.
L'augmentation de la pression dans l'huile inhibe la formation de vapeur et ralentit l'évaporation. La gaine adhère à la pièce et se refroidit de façon plus uniforme et moins brutale. La trempe à l'huile sous vide est donc plus homogène et engendre moins de déformations.
trempe à l'eau sous vide
Le procédé de trempe à l'huile sous vide 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