Introduction aux traitements thermiques des métaux et alliages

1 - Place et enjeux des traitements thermiques

• 1.1 - Spécificités
• 1.2 - Intérêt technique et économique

2 - Propriétés d’emploi et relations structures-propriétés

• 2.1 - Principales propriétés d’emploi des alliages métalliques
• 2.2 - Quantification des diverses possibilités de durcissement
  Figure 1 - Relation de HALL-PETCH pour un acier soudable avec ou sans 0,04 % Nb Figure 2 - Influence de la taille du grain de ferrite sur la limite d’élasticité et la température de transition de résilience d’un acier à 0,10 % C, 0,5 % Mn Figure 3 - Évolution, avec la fraction volumique précipitée et la taille des particules, du durcissement par contournement de particules
• 2.3 - Principaux moyens d’action sur la structure métallurgique
  Figure 4 - Influence de la taille moyenne des particules et de la fraction volumique précipitée f sur les possibilités de durcissement par précipitation interphase de carbonitrures dispersoïdes dans des aciers à très bas carbone Figure 5 - Évolution au cours de différents revenus des caractéristiques mécaniques des alliages 2014 et 6061 trempés depuis 510 oC 

3 - Contrôle des états structuraux par traitement thermique

• 3.1 - Exemples de traitements pour les familles d’alliages les plus courantes
• 3.2 - Utilisation des diagrammes de prévision
  Figure 6 - Diagramme TTT de l’acier 35 Cr Mo 4 austénitisé 30 min à 850 oC Figure 7 - Diagramme TRC de l’acier 35 Cr Mo 4 austénitisé à 850 oC Figure 8 - Influence des éléments d’alliage sur la forme des diagrammes TRC d’aciers ayant une base à 0,35 % C : C 35, 35 Mn 5, 35 Cr 4, 35 Cr Mo 4, 35 Ni Cr 11, 35 Ni Cr Mo 16
• 3.3 - Moyens de contrôle au niveau produit ou process
• 3.4 - Dispersions attendues
  Figure 9 - Évolution des caractéristiques mécaniques d’un acier 42 Cr 4 trempé et revenu 2 h à différentes températures

4 - Grandes familles de traitements thermiques industriels

• 4.1 - Recuits
• 4.2 - Trempes
• 4.3 - Revenus ou vieillissements
  Figure 10 - Profils d’enrichissement en carbone et azote, profil d’austénite résiduelle, et profil de dureté sous la surface d’une pièce en acier 27 Cr Mo 4 carbonitruré 2 h à 900 oC
• 4.4 - Traitements thermochimiques
  Figure 11 - Vue générale d’un four continu de carbonitruration à 2 files de plateaux du type de ceux utilisés dans les ateliers intégrés de la construction mécanique automobile
• 4.5 - Procédés plus récents
  Figure 12 - Procédés de traitements en fours sous vide  Figure 13 - Vue générale d’un four de nouvelle génération

5 - Conclusions