7 • Les traitements
thermiques
186
7.1 Les opérations
du traitement de durcissement
Au chauffage, ces dilatations ne sont pas identiques en divers points d’un
bloc métallique puisque les températures y sont différentes; ces écarts de
dilatation engendrent des déformations élastiques et surtout plastiques :
– quand la température s’élève, les caractéristiques de résistance et notamment la limite d’élasticité de l’alliage s’abaissent (le module d’élasticité
diminue aussi); par ailleurs le fluage devient possible. Toutes ces évolutions facilitent la transformation des déformations élastiques (dues aux
écarts de température) en déformations plastiques et engendrent donc
un risque de modification irréversible de la géométrie du bloc d’alliage
considéré. Par ailleurs le métal est alors susceptible de se déformer
sous son poids propre (plasticité et fluage);
– l’élévation de température augmente la réactivité chimique des métaux
et facilite donc les réactions de combinaison avec les éléments qui sont
à leur contact. Ces éléments sont ceux présents dans l’environnement
gazeux du bloc métallique. Le principal d’entre eux est l’oxygène de
l’air qui, généralement, forme des oxydes superficiels qui peuvent être
protecteurs (c’est-à-dire qu’ils forment une barrière entre le métal et le
gaz dès que leur épaisseur est suffisante) tels l’oxyde d’aluminium Al 2 O 3
et l’oxyde de chrome Cr 2 O 3 mais qui, souvent se développent sans
arrêter la réaction (la couche d’oxyde s’épaissit – l’oxygène diffuse à travers la couche – mais sa vitesse de croissance diminue avec le temps);
il en est ainsi pour le cuivre, le fer et le titane. Un élément d’alliage
particulièrement oxydable peut aussi réagir; ainsi le carbone contenu
dans les aciers peut être éliminé sous forme d’oxyde gazeux (c’est la
décarburation à l’état solide). L’oxygène peut aussi, tout en formant un
oxyde, diffuser dans le métal de base et passer en solution solide si sa
solubilité le permet; il en est ainsi avec le titane et le cuivre. Différents
moyens peuvent être utilisés pour lutter contre ces phénomènes :
• les fours à vide qui permettent d’éliminer les gaz agressifs,
• les fours à atmosphère protectrice dans la mesure où celle-ci est
ajustée pour être efficace vis-à-vis de l’alliage chauffé,
• les bains de sels fondus qui posent des problèmes liés aux effluents.
Au chauffage il est nécessaire de limiter la température maximale atteinte;
celle-ci doit permettre de développer la transformation visée mais ne doit
pas engendrer un grossissement des grains de l’alliage.
thermiques
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7.1 Les opérations
du traitement de durcissement
Au chauffage, ces dilatations ne sont pas identiques en divers points d’un
bloc métallique puisque les températures y sont différentes; ces écarts de
dilatation engendrent des déformations élastiques et surtout plastiques :
– quand la température s’élève, les caractéristiques de résistance et notamment la limite d’élasticité de l’alliage s’abaissent (le module d’élasticité
diminue aussi); par ailleurs le fluage devient possible. Toutes ces évolutions facilitent la transformation des déformations élastiques (dues aux
écarts de température) en déformations plastiques et engendrent donc
un risque de modification irréversible de la géométrie du bloc d’alliage
considéré. Par ailleurs le métal est alors susceptible de se déformer
sous son poids propre (plasticité et fluage);
– l’élévation de température augmente la réactivité chimique des métaux
et facilite donc les réactions de combinaison avec les éléments qui sont
à leur contact. Ces éléments sont ceux présents dans l’environnement
gazeux du bloc métallique. Le principal d’entre eux est l’oxygène de
l’air qui, généralement, forme des oxydes superficiels qui peuvent être
protecteurs (c’est-à-dire qu’ils forment une barrière entre le métal et le
gaz dès que leur épaisseur est suffisante) tels l’oxyde d’aluminium Al 2 O 3
et l’oxyde de chrome Cr 2 O 3 mais qui, souvent se développent sans
arrêter la réaction (la couche d’oxyde s’épaissit – l’oxygène diffuse à travers la couche – mais sa vitesse de croissance diminue avec le temps);
il en est ainsi pour le cuivre, le fer et le titane. Un élément d’alliage
particulièrement oxydable peut aussi réagir; ainsi le carbone contenu
dans les aciers peut être éliminé sous forme d’oxyde gazeux (c’est la
décarburation à l’état solide). L’oxygène peut aussi, tout en formant un
oxyde, diffuser dans le métal de base et passer en solution solide si sa
solubilité le permet; il en est ainsi avec le titane et le cuivre. Différents
moyens peuvent être utilisés pour lutter contre ces phénomènes :
• les fours à vide qui permettent d’éliminer les gaz agressifs,
• les fours à atmosphère protectrice dans la mesure où celle-ci est
ajustée pour être efficace vis-à-vis de l’alliage chauffé,
• les bains de sels fondus qui posent des problèmes liés aux effluents.
Au chauffage il est nécessaire de limiter la température maximale atteinte;
celle-ci doit permettre de développer la transformation visée mais ne doit
pas engendrer un grossissement des grains de l’alliage.