7 • Les traitements
thermiques
192
7.1 Les opérations
du traitement de durcissement
– avec le mouvement du fluide au contact de la surface à refroidir (plus
l’agitation est grande, plus le refroidissement est rapide);
– avec la température superficielle du métal (en général, la quantité
d’énergie échangée entre le métal et le fluide croit au début du refroidissement, passe par un maximum pour décroître à la fin de celui-ci);
– avec l’état de surface de la pièce que l’on veut refroidir. C’est ainsi qu’une
surface dépolie ou légèrement oxydée conduit à un refroidissement plus
rapide qu’une surface polie; par contre une couche épaisse d’oxyde ralentit très sensiblement le refroidissement.
■ Influences du volume et de la géométrie du bloc métallique à refroidir
D’une manière globale on peut dire que, dans des conditions données, le
refroidissement d’un bloc de métal est d’autant plus rapide que la surface au contact du fluide de refroidissement est plus grande pour un
volume donné de métal (et que, donc, le rapport surface/volume est plus
grand). C’est ainsi qu’une plaque de grande dimension et d’épaisseur E
(rapport surface/volume = 2/E) se refroidira, toutes choses égales par
ailleurs, comme un cylindre de grande longueur et de diamètre D (rapport surface/volume = 4/D) si celui-ci est égal à deux fois l’épaisseur E.
Il va de soi que toute anomalie géométrique de la surface modifiera les
conditions de refroidissement de la zone voisine :
– tout creux, en gênant la circulation du fluide, ralentira le refroidissement
en profondeur mais, par contre, ces bords qui sont plus exposés au
fluide se refroidiront plus vite;
– tout relief, plus exposé au fluide, se refroidira plus vite;
– les voiles minces se refroidiront plus vite que les parties épaisses qu’ils
aideront ensuite, de ce fait, à refroidir.
Mais, même pour des géométries simples, le refroidissement de la surface d’un bloc métallique sera toujours plus rapide que celui de sa masse.
En effet, le refroidissement du cœur qui se fait par conduction de la chaleur met en jeu la conductivité thermique du métal; celle-ci est telle
qu’elle va généralement être un frein qui va ralentir le refroidissement
(et ce d’autant plus que le refroidissement de la peau est plus rapide). Par
ailleurs le « cœur » d’un morceau de métal ne peut commencer à refroi-
thermiques
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7.1 Les opérations
du traitement de durcissement
– avec le mouvement du fluide au contact de la surface à refroidir (plus
l’agitation est grande, plus le refroidissement est rapide);
– avec la température superficielle du métal (en général, la quantité
d’énergie échangée entre le métal et le fluide croit au début du refroidissement, passe par un maximum pour décroître à la fin de celui-ci);
– avec l’état de surface de la pièce que l’on veut refroidir. C’est ainsi qu’une
surface dépolie ou légèrement oxydée conduit à un refroidissement plus
rapide qu’une surface polie; par contre une couche épaisse d’oxyde ralentit très sensiblement le refroidissement.
■ Influences du volume et de la géométrie du bloc métallique à refroidir
D’une manière globale on peut dire que, dans des conditions données, le
refroidissement d’un bloc de métal est d’autant plus rapide que la surface au contact du fluide de refroidissement est plus grande pour un
volume donné de métal (et que, donc, le rapport surface/volume est plus
grand). C’est ainsi qu’une plaque de grande dimension et d’épaisseur E
(rapport surface/volume = 2/E) se refroidira, toutes choses égales par
ailleurs, comme un cylindre de grande longueur et de diamètre D (rapport surface/volume = 4/D) si celui-ci est égal à deux fois l’épaisseur E.
Il va de soi que toute anomalie géométrique de la surface modifiera les
conditions de refroidissement de la zone voisine :
– tout creux, en gênant la circulation du fluide, ralentira le refroidissement
en profondeur mais, par contre, ces bords qui sont plus exposés au
fluide se refroidiront plus vite;
– tout relief, plus exposé au fluide, se refroidira plus vite;
– les voiles minces se refroidiront plus vite que les parties épaisses qu’ils
aideront ensuite, de ce fait, à refroidir.
Mais, même pour des géométries simples, le refroidissement de la surface d’un bloc métallique sera toujours plus rapide que celui de sa masse.
En effet, le refroidissement du cœur qui se fait par conduction de la chaleur met en jeu la conductivité thermique du métal; celle-ci est telle
qu’elle va généralement être un frein qui va ralentir le refroidissement
(et ce d’autant plus que le refroidissement de la peau est plus rapide). Par
ailleurs le « cœur » d’un morceau de métal ne peut commencer à refroi-