Recuit des matériaux métalliques
Le recuit est un procédé de traitement thermique qui vise principalement à améliorer les propriétés techniques de production, telles que la formabilité ou l’usinabilité, en ajustant les microstructures appropriées. Le recuit, contrairement à la trempe, se caractérise dans la plupart des cas par un refroidissement lent. La force motrice du changement microstructural est l’atteinte d’un état de moindre énergie (équilibre thermodynamique).
- Recuit de normalisation/affinage de grain
- Recuit de détente
- Recuit doux/recuit sur cémentite sphérique (recuit GKZ)
- Recuit de recristallisation/recuit de récupération
- Recuit de diffusion/recuit d’homogénéisation
- Recuit de régénération/recuit de surchauffe
- Recuit de stabilisation
- Recuit de mise en solution/recuit d’homogénéisation
Tous les procédés de recuit, s’ils sont effectués sous atmosphère d’air, entraînent un écaillage et/ou une décarburation des pièces.
La température du procédé, le matériau et les exigences de surface après le traitement thermique déterminent le choix des gaz de process.
| Matériau | Gaz inertes utilisés |
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Comportement non critique vis-à-vis de la décarburation, oxydation ou accumulation d’azote |
Azote |
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Élimination des oxydes de surface |
Azote, hydrogène |
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Comportement critique à l’égard de la décarburation |
Azote, source de carbone |
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Comportement critique à l’égard de la décarburation et de l’oxydation |
Azote, hydrogène, source de carbone |
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Comportement critique à l’égard de l’adhésion |
Argon (hydrogène) |
Recuit de normalisation/affinage de grain
Le recuit de normalisation s’emploie de préférence pour les aciers hypoeutectoïdes dont la microstructure a été affectée négativement par des procédés de fabrication tels que le forgeage, le laminage, le coulage ou le soudage.
Dans le recuit de normalisation, l’acier est échauffé juste au-dessus de la température de transformation, de sorte que la structure ferrite-perlite se transforme en austénite. Après l’austénitisation complète de la structure, l’acier est lentement refroidi à l’air.
Du fait que des grains sont nouvellement formés pendant ce traitement thermique lors de la transformation de l’austénite en ferrite, il se produit un affinement des grains. Le recuit de normalisation est par conséquent utilisé pour éliminer les microstructures irrégulières et grossières.
Le refroidissement postérieur au recuit doit être effectué lentement. Si le refroidissement est trop rapide, de la martensite ou des structures intercalaires peuvent se former, notamment dans le cas des aciers fortement alliés.
| Caractéristiques | Description |
| Températures |
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| Temps de maintien |
La ferrite doit être complètement dissoute et les carbures doivent être presque complètement dissous. |
| Gaz inertes utilisés |
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| Approvisionnement en gaz |
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Recuit de détente
Le recuit de détente réduit les contraintes internes sans altérer la microstructure. Les raisons des contraintes dans le composant sont par exemple dues à :
- la production du matériau de base ;
- le formage à froid ;
- un chauffage et un refroidissement irréguliers (par exemple dans le cas du soudage).
| Caractéristiques | Description |
| Températures |
En dessous de Ac1 ; chauffage et refroidissement très lents |
| Temps de maintien | 1 à 2 heures |
| Gaz inertes utilisés |
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| Approvisionnement en gaz |
Recuit doux/recuit sur cémentite sphérique (recuit GKZ)
Le recuit doux est utilisé lorsqu’une formabilité ou une usinabilité élevée est requise pour un traitement ultérieur.
Sur les aciers hypoeutectoïdes, la cémentite lamellaire est transformée par des procédés de diffusion en forme arrondie, thermodynamiquement plus favorable. Elle se forme à partir de la cémentite lamellaire de la perlite par rapport à la cémentite sphérique.
Le recuit GKZ (ou « recuit sur cémentite sphérique ») s’emploie sur les aciers dont la teneur en carbone est supérieure à 0,8 % et est souvent référencé par le terme synonyme de recuit doux.
Le recuit doux facilite considérablement la formabilité lors des procédés ultérieurs, tels que le laminage, le cintrage ou l’emboutissage profond, en raison des forces considérablement réduites. L’amélioration de l’usinabilité prolonge la durée de vie de l’outil.
| Caractéristiques | Description |
| Températures |
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| Temps de maintien | Jusqu’à 100 heures |
| Gaz inertes utilisés | Azote |
| Approvisionnement en gaz | Approvisionnement en azote et en argon |
Recuit de recristallisation/recuit de récupération
Le recuit de recristallisation ou recuit de récupération élimine la solidification dans l’acier travaillé à froid sans engendrer de transformation significative de la microstructure. La structure initiale est recréée afin de permettre un nouveau procédé de formation.
Dans le zone de récupération, on observe d’abord une forte régression des propriétés physiques, telles que la résistance électrique, tandis que les propriétés mécaniques sont à peine altérées.
Dans la zone de recristallisation, la formation de nouveaux grains a lieu à partir des zones les plus déformées de la microstructure. Les propriétés mécaniques d’un matériau au terme d’un recuit de recristallisation sont principalement déterminées par la taille des grains. Il s’agit d’un processus de diffusion qui dépend de la température et du temps.
Afin de maintenir la formabilité du matériau dans les procédés en plusieurs étapes, la microstructure doit être recristallisée entre chaque étape de formage. Cette forme de procédé est alors également appelée « recuit intermédiaire ».
L’effet de la recristallisation peut également être appliqué pendant le formage lui-même, en effectuant celui-ci dans la plage de températures de recristallisation.
| Caractéristiques | Description |
| Températures |
Inférieure à Ac1 et supérieure à la température de recristallisation (valeur de référence : 04 x TS [K]) |
| Temps de maintien |
De quelques minutes à plusieurs heures, suivant la température |
| Gaz inertes utilisés | Azote |
| Approvisionnement en gaz |
Recuit de diffusion
Pendant la solidification des aciers à forte concentration d’alliage, il est possible que la distribution des éléments de l’alliage ne soit pas homogène dans la microstructure ou dans les cristaux individuels. Ces variations de concentration au sein des différents cristaux sont également appelées, ségrégations cristallines, ou ségrégations, et elles sont compensées par un recuit de diffusion.
Du fait que des ségrégations se produisent déjà pendant la solidification de l’acier, elles sont généralement éliminées directement dans l’aciérie, au niveau du lingot coulé. Il est à noter que le procédé est exigeant et très gourmand en énergie en raison des températures élevées et des temps de recuit prolongés. Cette étape est suivie d’un recuit de normalisation pour permettre l’affinement du grain.
| Caractéristiques | Description |
| Températures | 1 050 à 1 300 °C |
| Temps de maintien | Jusqu’à 50 heures |
| Gaz inertes utilisés | Azote |
| Approvisionnement en gaz | Approvisionnement en azote et en argon |
Recuit de régénération/recuit de surchauffe
Le recuit de régénération est un procédé de normalisation effectué à température élevée afin d’obtenir un grain plus grossier (d’où le terme également employé de recuit à gros grains). Ce procédé s’emploie généralement pour accroître la résistance au fluage ou améliorer l’usinabilité des aciers à faible teneur en carbone qui, autrement, auraient tendance à se maculer.
Le recuit de régénération est suivi d’un usinage, après quoi l’affinement du grain s’obtient généralement à nouveau par normalisation.
| Caractéristiques | Description |
| Températures | Au-dessus de Ac3 |
| Temps de maintien | Plusieurs heures |
| Eingesetzte Schutzgase | Azote |
| Approvisionnement en gaz | Approvisionnement en azote et en argon |
Recuit de stabilisation
Le recuit de stabilisation s’emploie après le soudage afin de protéger efficacement les joints de soudure des aciers fortement alliés à forte teneur en carbone contre la dégradation du grain due à la corrosion intergranulaire. Les carbures de chrome aux limites de grain résultant le soudage sont redissous.
Si des éléments d’alliage tels que le titane, le niobium ou le tantale sont présents dans la microstructure, le matériau de recuit peut être refroidi lentement dans l’étuve. Il s’agit souvent là de l’option la moins agressive pour les géométries de composants sensibles à la distorsion.
En fonction des conditions de refroidissement et de la géométrie du composant, il est possible d’appliquer ensuite un recuit de détente, qui vise à éliminer les éventuelles contraintes internes causées par un refroidissement brutal.
| Caractéristiques | Description |
| Températures | 850 à 1 050 °C, refroidissement rapide |
| Temps de maintien | Plusieurs heures |
| Gaz inertes utilisés | Azote |
| Approvisionnement en gaz | Approvisionnement en azote et en argon |
Recuit de mise en solution/recuit d’homogénéisation
Les alliages durcissables par vieillissement sont soumis à un traitement thermique de mise en solution par le biais duquel les éléments d’alliage responsables du durcissement par précipitation sont entièrement dissous. Après le revenu, en fonction des paramètres de vieillissement choisis (vieillissement à froid ou à chaud), des précipitations se forment dans le matériau, ce qui entraîne une augmentation de la dureté.
Le recuit de mise en solution (ou d’homogénéisation) appliqué seul sans durcissement par précipitation ultérieur est souvent utilisé pour les aciers austénitiques. Au cours des processus de déformation, notamment, le recuit de mise en solution est un substitut au recuit de recristallisation, en ce sens qu’il permet d’améliorer la résistance à la corrosion des aciers inoxydables grâce à une répartition uniforme des éléments d’alliage.
Les paramètres et les gaz inertes employés dépendent du système de l’alliage et des conditions d’utilisation ultérieures.
La mise en œuvre de gaz techniques est indispensable pour la plupart des traitements thermiques. Le choix des composants gazeux en type et en quantité dépend de nombreux facteurs. Pour déterminer le mélange gazeux idéal sur le plan technologique et économique en fonction de chaque tâche, les experts en traitement thermique de Carbagas prennent en compte l’ensemble des paramètres dans le cadre d’un audit des étuves et mettent en œuvre la meilleure solution en consultation avec vous.
