Services de traitement thermique ne sont appliqués qu'aux pièces de matériau qui ont des exigences de performance. L'essence du traitement thermique consiste à chauffer le métal puis à le refroidir, dans le but d'améliorer la dureté et la résistance du métal tout en libérant les contraintes internes. Les contraintes internes dans les matériaux proviennent principalement de la coulée, de la forge, du traitement sous pression, de la soudure et de l'usinage. Effectuer un traitement thermique sur les matériaux des pièces peut répondre aux exigences de sécurité et de performance mécanique de la plupart des composants de machines-outils, pièces structurelles et accessoires.
Qu'est-ce que le traitement thermique ?
Le traitement thermique est un procédé de fabrication dans lequel des matériaux ou des pièces métalliques sont chauffés, maintenus à une certaine température, puis refroidis dans des conditions contrôlées. Il a pour but de modifier la microstructure interne du matériau afin d’obtenir la dureté, la résistance, la ténacité, la résistance à l’usure et la stabilité dimensionnelle spécifiées.
Le recuit, la normalisation, la trempe, le revenu, le traitement thermique de mise en solution et le vieillissement modifient principalement la microstructure et les propriétés mécaniques du matériau. Les traitements thermochimiques, tels que la cémentation et la nitruration, modifient également la composition chimique de la couche superficielle de la pièce.
Le traitement thermique ne modifie généralement pas la forme de base de la pièce, mais il entraîne un certain degré de variation dimensionnelle et de déformation. C'est pourquoi le traitement thermique doit être planifié en même temps que les opérations d'usinage de dégrossissage, de finition et de rectification.
Procédé de traitement thermique
- Vérifier les exigences techniques: Vérifier la nuance du matériau, son état initial, la plage de dureté, la profondeur de cémentation, la tolérance de déformation et la norme de contrôle.
- Effectuer le prétraitement:Éliminer l'huile, la rouille, le fluide de coupe et les oxydes. Procéder à la trempe et au revenu ou à la détente, si nécessaire.
- Charger correctement le four:Définissez le sens de chargement, les emplacements des supports et l'espacement en fonction de la géométrie et de l'épaisseur de paroi de la pièce afin de réduire les inégales de chauffage et les déformations.
- Chauffage et trempage:Régler la vitesse de chauffage, la température cible et la durée de maintien conformément au procédé spécifié, afin que la transformation microstructurale soit menée à bien.
- Refroidir ou éteindre:Choisissez entre le refroidissement au four, le refroidissement à l'air, la trempe à l'huile, la trempe à l'eau, la trempe au polymère ou le refroidissement au gaz sous haute pression, en fonction du matériau.
- Effectuer les opérations post-traitement:Effectuer les opérations de trempe, de vieillissement, de nettoyage, de redressage, de grenaillage, de meulage ou de polissage selon les besoins.
- Réaliser un contrôle qualité:Vérifier la dureté, la profondeur de cémentation effective, la microstructure, la présence de fissures, les déformations et les dimensions critiques, et conserver les registres relatifs aux lots traités au four.
Pourquoi les pièces usinées nécessitent-elles un traitement thermique ?
L'état à la livraison de la matière première ne permet pas de répondre directement à toutes les exigences de performance de la pièce finie. L'usinage, le forgeage, le soudage et le formage à froid génèrent également des contraintes résiduelles qui affectent la stabilité dimensionnelle.
Le traitement thermique permet d'adapter les propriétés du matériau en fonction de la fonction de la pièce :
- Engrenages et composants d'arbre exigent une dureté superficielle, une résistance à l'usure et une résistance à la fatigue plus élevées.
- Les moules doivent présenter un équilibre entre la résistance à l'usure de surface, la résistance à la compression et la ténacité du cœur.
- Les pièces de précision nécessitent un traitement de détente des contraintes résiduelles afin de réduire les déformations après l'usinage de finition.
- Les alliages d'aluminium gagnent en résistance grâce à un traitement thermique de mise en solution et au vieillissement.
- Les aciers à haute teneur en carbone et les aciers à outils bénéficient d'une meilleure usinabilité et d'une meilleure formabilité grâce au recuit.
- Cémentation ou nitruration crée une couche superficielle durcie tout en conservant un cœur résistant.
La séquence de traitement thermique doit être définie en fonction des propriétés finales requises. Le détensionnement est généralement effectué après l'usinage de dégrossissage. La trempe finale, la cémentation ou la nitruration doivent être planifiées en tenant compte de la marge d'usinage de finition.
Principaux avantages du traitement thermique
- Augmente la dureté, la résistance mécanique et la résistance à l'usure du matériau.
- Améliore la ténacité et réduit le risque de rupture par fragilité.
- Augmente la résistance à la fatigue et la capacité de charge de contact.
- Élimine ou réduit les contraintes résiduelles.
- Améliore la stabilité dimensionnelle des pièces de précision.
- Améliore l'usinabilité et la formabilité du matériau.
- Permet d'obtenir une surface dure et un cœur résistant.
- Prolonge la durée de vie des engrenages, des arbres, des moules et des pièces résistantes à l'usure.
Problèmes courants liés au traitement thermique et leurs solutions
| Problème courant | Cause principale | Solution |
|---|---|---|
| Dureté insuffisante ou inégale | Température, temps de maintien ou vitesse de refroidissement incorrects ; chargement excessif du four | Vérifier les registres relatifs aux matériaux et à la température du four, puis optimiser la disposition du chargement, le temps de maintien à température et les paramètres de refroidissement |
| Fissuration à la trempe | Vitesse de refroidissement excessive, concentration de contraintes au niveau des angles vifs ou retard dans le recuit de revenu | Optimiser les rayons des angles, ajuster la méthode de trempe, procéder rapidement au revenu et effectuer un contrôle de fissures |
| Déformation et gauchissement | Contraintes résiduelles, épaisseur de paroi irrégulière, mauvais soutien ou refroidissement irrégulier | Procéder à un traitement de détente après l'usinage grossier, bien caler les pièces et prévoir des surépaisseurs pour le redressage et l'usinage de finition. |
| Oxydation et décarburation | Mauvaise étanchéité du four, contamination de la surface ou contrôle insuffisant de l'atmosphère | Nettoyez les pièces, vérifiez l'étanchéité du four et utilisez un aspirateur ou une atmosphère protectrice contrôlée |
| Grains grossiers ou brûlures | Température de chauffage ou durée de maintien trop élevée | Étalonner le système de régulation de la température et évaluer la microstructure conformément au cahier des charges du matériau ; les pièces brûlées doivent être rejetées. |
| Profondeur de rainure incorrecte | Température, durée, potentiel de carbone ou potentiel d'azote incorrects | Ajuster les paramètres du procédé et contrôler le gradient de dureté, la profondeur d'action effective et la microstructure |
En cas de fissures, de brûlures ou de déformation importante, les pièces doivent être immédiatement retirées de la production. Il convient de procéder à des contrôles de dureté, de microstructure, de dimensions et à des essais non destructifs avant de décider si les pièces doivent être retravaillées ou rejetées.
Consignes de sécurité relatives aux opérations de traitement thermique
Fonctionnement à haute température
Les opérateurs doivent porter des lunettes de sécurité, une visière de protection, des gants résistants à la chaleur, des vêtements de protection et des chaussures de sécurité. Les pièces chaudes doivent être manipulées à l'aide d'outils, de paniers ou d'équipements de levage prévus à cet effet.
Fours et équipements
Avant de mettre le four en marche, inspectez la porte du four, les thermocouples, les alarmes de surchauffe, les conduites de gaz et les dispositifs de verrouillage de sécurité. Les dispositifs de sécurité ne doivent en aucun cas être retirés ou contournés. Les sources d'énergie électrique, gaz, hydraulique et pneumatique doivent être coupées et isolées avant toute opération de maintenance.
Atmosphères protectrices
En cas d'utilisation d'ammoniac, d'hydrogène, de monoxyde de carbone ou d'autres gaz de procédé, il convient d'assurer une ventilation adéquate et de respecter les procédures spécifiées en matière de contrôle d'étanchéité et de purge. La zone de travail doit être équipée de systèmes d'alarme adaptés aux risques présentés par les gaz utilisés.
Opérations de trempe
La température, le niveau, la teneur en eau et la circulation du milieu de trempe doivent être contrôlés. Les opérateurs ne doivent pas se tenir dans la direction des projections éventuelles. Les équipements de trempe à l'huile doivent être équipés d'un capot résistant au feu, d'un système d'extraction des fumées et d'un équipement d'extinction d'incendie adapté.
Bains de sel et produits chimiques
Les pièces placées dans un bain de sel doivent être parfaitement sèches afin d’éviter les projections dues à l’humidité. Les produits chimiques doivent être correctement étiquetés et accompagnés de fiches de données de sécurité. Ils doivent également être stockés par catégorie et disposés à proximité d’équipements adaptés en cas de déversement.
Musculation et exercices d'isolation
Les équipements de levage doivent être adaptés à la charge nominale requise. Les pièces chaudes doivent être placées dans une zone d'isolement clairement signalée et ne doivent pas être touchées ni déplacées tant que leur état n'a pas été vérifié.
Protection d'urgence
La zone de travail doit être équipée de douches oculaires, de douches d'urgence, de matériel d'extinction d'incendie, de matériel de maîtrise des déversements et de voies d'évacuation dégagées. Les opérateurs doivent également suivre une formation sur le fonctionnement des équipements, la manipulation des produits chimiques et les interventions d'urgence.
Types de traitement thermique
Il existe principalement quatre méthodes courantes de traitement thermique : l'annealing, la normalisation, la trempe et la revenu. Différents processus de traitement thermique nécessitent des temps de traitement différents, et les propriétés mécaniques varient également. Choisir le processus de traitement thermique approprié peut permettre la réorganisation des composants internes dans différents matériaux. Voici plusieurs processus de traitement thermique couramment utilisés par nos soins.
Traitement thermique par annealing
Traitement thermique par annealing adopte un chauffage puis un refroidissement lent à l'intérieur du four de chauffage. Le coût en temps est relativement élevé. Il résout principalement le problème de contrainte résiduelle dans les matériaux tout en réduisant la dureté du matériau, ce qui est bénéfique pour la coupe et l'usinage ultérieurs.
Traitement thermique par normalisation
Traitement thermique par normalisation consiste à chauffer le métal jusqu'à ce qu'il devienne rouge foncé, puis à l'exposer à l'air pour le refroidir. L'efficacité du traitement thermique est plus rapide que celle de l'annealing. Traitement thermique de normalisation ne réduit pas la dureté du matériau, et lorsque fraisage les pièces normalisées, le problème précédent d'adhérence de l'outil disparaît.
Traitement thermique par trempe
La trempe consiste à chauffer le métal jusqu'à sa température critique, puis à le refroidir rapidement (refroidissement à haute vitesse), généralement par refroidissement à l'eau ou à l'huile (l'huile peut également être chauffée pour la trempe selon les exigences de performance du matériau).
Traitement thermique par revenu
Traitement thermique par revenu est utilisé après la trempe. Il peut réduire la dureté, éliminer une partie des contraintes internes dans le matériau, renforcer la ténacité du métal, et éviter une fragilité excessive et la fracture. La trempe peut également chauffer des zones spécifiques du matériau, puis les refroidir rapidement pour contrôler la dureté locale, comme le traitement de trempe de surface des couteaux de cuisine et des engrenages, ce qui peut prévenir la fissuration complète sous une force d'impact élevée.
Les processus de revenu sont divisés en revenu à basse température, à température moyenne et à haute température. Le revenu à basse température est principalement utilisé pour les outils de coupe, le revenu à température moyenne pour les pièces élastiques telles que les ressorts, et le revenu à haute température pour les arbres, pièces structurelles et autres composants résistants aux chocs.
Parmi eux, la trempe + le revenu à haute température est également appelé trempe et revenu. Des exemples courants incluent la trempe et le revenu de l'acier 45, et la trempe et le revenu du 40Cr, ce qui peut améliorer efficacement la résistance, la ténacité, la résistance à la fatigue et la résistance aux chocs des pièces finies.
Autres traitements thermiques :
Traitement thermique sous vide
Traitement thermique sous vide est le processus de placement des pièces dans un four de traitement thermique sous vide pour un chauffage et un refroidissement par rayonnement thermique. Il peut réaliser presque tous les processus de traitement thermique, y compris la cémentation et la nitruration. Les processus de refroidissement comprennent la trempe au gaz, la trempe à l'eau, la trempe à l'huile et la trempe au sel nitraté. L'avantage des services de traitement thermique sous vide est qu'il empêche l'oxydation, la décarburation et la carburation des matériaux, tout en réduisant considérablement la teneur en hydrogène à l'intérieur des matériaux et en prévenant la fragilisation par l'hydrogène.
Des méthodes de chauffage et de refroidissement contrôlées par ordinateur sont utilisées, et le traitement thermique en four sous vide élimine le besoin de manipuler des pièces chaudes tout en évitant les risques de volatilisation et de déformation du métal en surface, avec une bonne stabilité et un fonctionnement sûr.
Traitement de mise en solution
Le traitement thermique de mise en solution implique le chauffage d'un métal à 800–1200 °C, le maintien à cette température pendant une période dépendant de la composition et de l'épaisseur du matériau, afin que les carbures et autres précipités se dissolvent dans la matrice. Le matériau est ensuite rapidement refroidi, généralement par trempe à l'eau ou à l'huile. Il est principalement utilisé pour les aciers inoxydables austénitiques. Le but du traitement de mise en solution est de restaurer la résistance à la corrosion et d'adoucir la microstructure. Si un revenu est appliqué après le traitement de mise en solution, les carbures peuvent reprécipiter, ce qui peut entraîner une corrosion intergranulaire. Pour améliorer des propriétés spécifiques, un recuit de détente ou un traitement de stabilisation est recommandé. Pendant le chauffage, le matériau doit passer rapidement à travers la plage de température de sensibilisation.
Traitement thermique continu
Traitement thermique continu est principalement utilisé pour améliorer les performances et la structure des pièces standard en lot. Il utilise un équipement de chauffage continu pour effectuer un contrôle de température, un transport et un traitement de refroidissement unifiés sur une ligne de production pour les pièces en lot, améliorant considérablement la vitesse de traitement thermique des pièces en lot.
Conseils :
1.Tous les processus de refroidissement ne sont pas considérés comme de la trempe, et tous les matériaux ne nécessitent pas de revenu après la trempe. Les ingénieurs de Weldo peuvent recommander un traitement thermique approprié en fonction des conditions de service de la pièce.
2.La vitesse de refroidissement affecte directement les propriétés du matériau. Un refroidissement plus lent réduit généralement la fragilité, la dureté et les contraintes internes, tout en améliorant la ténacité et l'usinabilité.
Nous avons fourni le résumé suivant des 4 principaux processus de traitement thermique pour faciliter votre meilleure compréhension.
| Processus | Description |
|---|---|
| Recuit | Maintien en température + refroidissement lent + refroidissement à température ambiante (vitesse de refroidissement lente) |
| Normalisation | Refroidissement à température ambiante (taux de refroidissement modéré) |
| Trempe | Refroidissement du métal en milieu liquide à haute température (taux de refroidissement très rapide) |
| Revenu | Réduire la fragilité des matériaux trempés tout en conservant la résistance |
Traitement thermique de différents métaux
En raison des différentes compositions des matériaux métalliques, il existe différentes précisions dans le traitement thermique des métaux. Ci-dessous une brève introduction aux méthodes courantes de traitement thermique des métaux .
Traitement thermique de l'aluminium
Afin d'améliorer la résistance, le traitement thermique 6061 est un processus nécessaire. Le plus courant processus de traitement thermique de l'aluminium est t6.
Nous chauffons l'aluminium 6061 à 530±5 ℃, permettant aux éléments magnésium et silicium de se dissoudre pleinement dans la matrice d'aluminium. Cette étape est appelée traitement thermique de solution aluminium. Après le traitement de solution, un refroidissement rapide à l'eau est effectué (température de l'eau 20~80 degrés, température de l'eau et taille du réservoir sélectionnées en fonction de la taille et de l'épaisseur de la pièce en aluminium. Le réservoir d'eau doit être plus grand que la pièce, et la pièce doit être complètement immergée). Ensuite, par vieillissement artificiel à 175℃ pendant 8-10 heures, l'état des éléments d'alliage tels que le magnésium, le silicium et l'aluminium est “ verrouillé ”. Après traitement thermique de l'al 6061 est terminé, comparé à avant le traitement thermique 6061, la dureté Brinell passe de l'état O initial de 30HB à plus de 95HB. La résistance est comparable à celle de l'acier allié.
Traitement thermique de l'acier inoxydable
traitement thermique de l'acier inoxydable est divisé en trois types selon la composition interne différente : acier inoxydable austénitique, martensitique et ferritique, et les méthodes de traitement thermique diffèrent.
Traitement thermique de l'acier inoxydable austénitique
Austénitique traitement thermique de l'acier inoxydable (304, 316, 310L, 316L, etc.) concerne principalement le traitement de solution + élimination de la sensibilisation + détente : d'abord chauffer à 1050～1150℃ et maintenir suffisamment longtemps, permettant à tous les carbures de se dissoudre dans la matrice pour compléter la solution d'austénitisation, puis refroidir rapidement à l'eau / refroidir à l'air jusqu'à la température ambiante pour obtenir une structure austénitique uniforme à une seule phase, restaurer la résistance à la corrosion et la plasticité optimales, sans trempe ni formation de martensite tout au long du processus.
Traitement thermique de l'acier inoxydable martensitique
L'acier inoxydable martensitique est d'abord adouci par recuit à 800～880℃, puis chauffé à 950～1060℃ et maintenu, suivi d'un refroidissement à l'huile ou à l'air rapide pour former une structure martensitique à haute dureté et haute contrainte. Ensuite, la plage de température de fragilité de sensibilisation de 400～600℃ est évitée, et un revenu à basse température à 180～250℃ est utilisé pour maintenir une haute dureté et une résistance à la corrosion, ou un revenu à haute température à 600～700℃ est utilisé pour améliorer la ténacité, éliminer les contraintes internes et réduire la fragilité de revenu, obtenant finalement un acier martensitique répondant aux exigences d'application. L'acier inoxydable martensitique lui-même ne contient pas intrinsèquement de martensite. La martensite ne se forme qu'après austénitisation + refroidissement rapide.
Traitement thermique de l'acier inoxydable ferritique
Le traitement thermique de l'acier inoxydable ferritique est effectué par recuit et refroidissement à 600-800℃. Les pièces ferritiques ne nécessitent pas de traitement de trempe (le refroidissement à l'eau est interdit), car l'acier inoxydable ferritique a une teneur élevée en chrome et une très faible teneur en nickel, azote et manganèse. Même lorsqu'il est chauffé à la température critique, aucune déformation du réseau cristallin ne peut se produire, et l'austénitisation est impossible.
Il convient de noter que le traitement thermique de l'acier inoxydable ne peut pas améliorer sa dureté et sa résistance, mais la forge ou le martelage peuvent changer sa structure cristalline, améliorant ainsi la dureté et la résistance.
Traitements thermiques de l'acier
Traitement thermique de l'acier est un processus de fabrication clé qui modifie la microstructure interne de l'acier en contrôlant les processus de chauffage, de maintien et de refroidissement, améliorant ainsi la dureté, la résistance, la résistance à l'usure et la ténacité. Différents types d'acier ont des exigences différentes pour traitement thermique de l'acier processus, et la sélection appropriée traitements thermiques de l'acier au carbone les solutions ont une influence directe sur la durée de vie et les performances d'usinage des pièces.
Acier au carbone
L'acier au carbone a un coût faible, et grâce à une Traitement thermique de l'acier, une meilleure dureté et des propriétés mécaniques peuvent être obtenues.
L'acier au carbone subit un normalisation/recuit pour affiner les grains, adoucir et conditionner la structure, suivi d'une austénitisation à haute température et d'un maintien + trempe à l'eau/huile pour former une martensite dure et fragile, et enfin un revenu à différentes températures pour ajuster la dureté, la ténacité et les contraintes internes, complétant ainsi le traitement thermique global de renforcement et de trempe.
L'acier au carbone faiblement allié est généralement utilisé pour les pièces structurelles nécessitant une haute ténacité et une bonne soudabilité ; l'acier au carbone moyen et l'acier au carbone élevé sont largement utilisés dans les arbres, engrenages, accessoires de moules et pièces résistantes à l'usure.
Acier à outils
Le processus de traitement thermique de l'acier à outils commence par un préchauffage, suivi d'une austénitisation à haute température et d'un maintien, puis d'une trempe à l'eau/huile/bain salin pour obtenir une martensite à haute dureté, et enfin un revenu à basse température pour éliminer les contraintes, stabiliser la structure et réduire la fragilité, permettant ainsi de maintenir une haute dureté.
L'acier à outils est principalement utilisé dans les outils de coupe, les matrices de découpe, les moules de formage et d'autres conditions de travail à haute charge. Parmi eux, traitement thermique de l'acier D2 est couramment utilisé pour les matrices de travail à froid et les outils de coupe à haute résistance à l'usure, qui peuvent obtenir une excellente résistance à l'usure et une stabilité dimensionnelle après un traitement thermique approprié.
Et traitement thermique de l'acier à outils A2 est plus couramment utilisé dans les moules de précision et les outils de coupe, atteignant un bon équilibre entre dureté et ténacité.
Acier allié
En raison de l'ajout d'éléments d'alliage tels que le chrome, le molybdène et le nickel, l'acier allié possède une résistance et une capacité de durcissement supérieures. Le traitement thermique de l'acier allié consiste d'abord à le chauffer jusqu'à la température d'austénitisation et à le maintenir, puis à le tremper pour un refroidissement rapide afin de former une martensite, suivi d'un revenu à basse/moyenne/haute température selon les conditions de travail pour affiner les grains et obtenir une correspondance entre résistance et ténacité ; si nécessaire, le recuit et la normalisation sont utilisés comme traitements préliminaires.
Notre entreprise reçoit fréquemment des commandes pour l'usinage CNC personnalisé utilisant des aciers alliés 4140 et 4340 ; ces deux matériaux subissent généralement un traitement thermique.
Traitement thermique de l'acier 4140 est largement utilisé dans les arbres de transmission, engrenages, accouplements et autres pièces, offrant une bonne résistance, une résistance à la fatigue et une résistance aux impacts.
Sous des charges plus élevées ou dans des conditions de travail plus sévères, 4340 Traitement thermique de l'acier est couramment utilisé dans les pièces aéronautiques, les machines lourdes et les composants structurels à haute résistance, atteignant des propriétés mécaniques globales plus excellentes.
En production réelle, Facteurs de traitement thermique influençant la dureté des aciers principalement inclure :
Contenu en carbone de l'acier, Contrôle de la température de chauffage, Temps de maintien, Vitesse de refroidissement, Contenu en éléments d'alliage.
Selon la composition des différents grades d'acier, la sélection d'un plan de traitement thermique approprié peut exploiter pleinement les avantages de performance de Traitement thermique de l'acier et répondre aux exigences de différentes industries en matière de résistance, ténacité, résistance à la corrosion et machinabilité de l'acier.
Traitement thermique du titane
Les alliages de titane sont divisés en type α, type α+β et type β. Le type α subit uniquement un traitement de détente ou de recristallisation pour adoucir et stabiliser la structure ; les types α+β et β peuvent adopter un traitement de solution à haute température et un refroidissement rapide pour obtenir des structures métastables, suivis d'une vieillissement à température moyenne pour précipiter des phases de renforcement et améliorer la résistance. L'ensemble du processus de traitement thermique nécessite une protection sous vide ou à l'argon pour éviter l'oxydation et la fragilisation par l'hydrogène, tout en évitant la zone de fragilisation de 300 à 500°C et en contrôlant strictement le point de transition de la phase β pour prévenir le coalescence des grains.
Quelles pièces en plastique technique nécessitent un traitement thermique ?
Le traitement thermique des plastiques techniques comprend principalement le recuit, le détensionnement, la stabilisation thermique et le post-durcissement. Son objectif n'est pas de créer une couche durcie semblable à celle des métaux. Il sert à éliminer les contraintes résiduelles, à stabiliser la cristallinité et à limiter les déformations liées à l'usinage.
La nécessité d'un traitement thermique dépend de l'état de la matière première, de la quantité de matière enlevée, de la géométrie de la pièce, des tolérances et de la température de service. Les tôles et les barres pré-recuites ne nécessitent pas systématiquement un deuxième traitement. Les pièces présentant un enlèvement important de matière, des géométries asymétriques ou des tolérances serrées doivent faire l'objet d'une nouvelle évaluation des contraintes internes après l'usinage de dégrossissage.
PEEK
PEEK Il s'agit d'un plastique semi-cristallin haute performance. Le recuit permet d'éliminer les contraintes résiduelles générées lors de l'extrusion, du moulage par injection et de l'usinage. Il stabilise également la structure cristalline du matériau.
Ce traitement convient aux sièges de soupapes de précision, aux bagues d'étanchéité, aux douilles, aux engrenages, aux roues et aux fixations pour semi-conducteurs. Les pièces en PEEK soumises à un enlèvement important de matière ou à une utilisation prolongée à haute température doivent faire l'objet d'un recuit intermédiaire après l'usinage de dégrossissage. Les grades renforcés de fibres de verre et de fibres de carbone nécessitent des profils de température adaptés à leurs formulations spécifiques.
POM
POM Il offre une bonne usinabilité, mais les tôles épaisses et les barres de grand diamètre peuvent conserver des contraintes issues du processus de fabrication. Un usinage intensif sur une seule face peut entraîner un gauchissement et un retour dimensionnel.
Les engrenages de précision, les coulisseaux, les cames, les rouleaux, les bagues et les corps de soupapes peuvent faire l'objet d'un traitement de détente après un usinage grossier. Le chauffage et le refroidissement doivent être progressifs. La température de traitement doit rester dans la plage spécifiée par le fournisseur du matériau.
PA6, PA66 et PA12
Les dimensions de Nylon Les matériaux sont soumis à la fois à des contraintes résiduelles et à une certaine teneur en humidité. Le recuit permet d'éliminer les contraintes résultant du moulage et de l'usinage. Le conditionnement à l'humidité permet d'obtenir la teneur en humidité requise pour l'environnement d'utilisation.
Ce procédé convient aux engrenages, rouleaux, rails de guidage, bagues et patins d'usure en nylon. Après le traitement thermique, les pièces doivent atteindre l'équilibre de température et d'humidité spécifié avant le contrôle dimensionnel final.
PPS
Le PPS offre une résistance aux hautes températures, une résistance chimique et une isolation électrique. La stabilisation thermique permet de contrôler la cristallinité et de réduire les variations dimensionnelles lors d'une utilisation à haute température.
Parmi les pièces courantes, on trouve des composants de pompes et de vannes, des supports isolants, des connecteurs, des boîtiers de capteurs et des composants d'équipements à semi-conducteurs. Les pièces en PPS présentant des tolérances serrées ou destinées à être exposées à des températures élevées pendant une durée prolongée doivent avoir atteint leur stabilisation dimensionnelle avant l'usinage de finition.
PEI, PSU et PESU
Le PEI, le PSU et le PESU sont des plastiques amorphes résistants aux hautes températures. Le recuit de détente permet de réduire les contraintes internes générées lors de l'usinage, du serrage et de l'assemblage.
Ces matériaux sont couramment utilisés pour la fabrication de boîtiers d'équipements médicaux, de composants isolants, de dispositifs de contrôle et de raccords pour fluides. Les pièces doivent être chauffées progressivement, maintenues à la température spécifiée, puis refroidies lentement afin d'éviter l'apparition de nouvelles contraintes thermiques.
PC et PMMA
PC transparent et PMMA Les pièces peuvent présenter des contraintes résiduelles après l'usinage, le polissage et l'assemblage. Lorsqu'elles sont exposées à des produits de nettoyage, des adhésifs ou d'autres produits chimiques, ces contraintes augmentent le risque de fissuration.
Les capots de protection transparents, les hublots, les panneaux d'équipement et les supports optiques peuvent être soumis à un recuit de détente. Les conditions de support et la température de traitement doivent être contrôlées afin d'éviter toute déformation ou tout endommagement des surfaces optiques.
PTFE et PTFE chargé
PTFE présente un coefficient de dilatation thermique élevé et un comportement de fluage important. Les pièces standard aux tolérances larges ne nécessitent pas systématiquement de traitement thermique. En revanche, les pièces de grande taille, à parois épaisses et aux tolérances serrées doivent faire l'objet d'une évaluation afin d'assurer leur stabilisation dimensionnelle.
Les sièges de soupapes de précision, les bagues d'étanchéité, les bagues de guidage, les manchons isolants et les joints de brides de grande taille peuvent faire l'objet d'une stabilisation thermique. Le PTFE chargé de fibre de verre, de fibre de carbone ou de bronze nécessite des paramètres de traitement adaptés au type de charge utilisé.
Plastiques thermodurcissables et matériaux composites
La résine époxy, la résine phénolique, le GFRP et le CFRP font l'objet d'un post-durcissement plutôt que du processus de recuit appliqué aux thermoplastiques. Le post-durcissement s'effectue selon la température et la durée spécifiées pour le système de résine afin de mener à bien la réaction de réticulation.
Ce procédé convient aux supports composites, aux panneaux isolants, aux moules, aux boîtiers d'équipements et aux éléments structurels porteurs. Les matériaux fabriqués selon un cycle de durcissement complet ne nécessitent pas de post-durcissement répété.
Quand faut-il prévoir un traitement thermique ?
Les pièces présentant des tolérances serrées, nécessitant un enlèvement important de matière, présentant des géométries asymétriques, des variations significatives d'épaisseur de paroi ou destinées à un fonctionnement prolongé à haute température doivent faire l'objet d'une évaluation minutieuse en vue d'un recuit intermédiaire. Les matériaux renforcés de fibres, les composants de grande taille et les pièces à ajustement de précision nécessitent également de prendre en compte le recuit de détente après usinage.
La séquence recommandée consiste à vérifier l'état de la matière première, à effectuer l'usinage grossier, à procéder à un traitement de détente, à refroidir lentement, à établir l'équilibre de température et d'humidité, à réaliser l'usinage de finition, puis à effectuer le contrôle final. La température, la durée de maintien et la vitesse de refroidissement doivent être déterminées en fonction de la nuance du matériau, du système de remplissage, de l'épaisseur de la pièce et des données techniques fournies par le fournisseur.
Traitement thermique post-soudure (PWHT)
Les contraintes de soudure sont généralement causées par une petite quantité de structure martensitique, donc dans la fabrication industrielle, le traitement thermique post-soudure est un processus très important. Surtout dans les zones soudées d'acier et d'autres matériaux métalliques, à travers un traitement thermique après soudure, la microstructure de la soudure et de la zone affectée par la chaleur peut progressivement se transformer en sorbite, éliminant ainsi efficacement les contraintes résiduelles de la soudure. Prenons l'exemple de la fabrication de cadres de vélo, si un acier allié martensitique à faible teneur en carbone est utilisé, lors de traitement thermique après soudure, la structure du matériau se transformera davantage en martensite trempée lamellaire, ce qui peut non seulement libérer la contrainte de soudure, mais aussi améliorer considérablement la ténacité et la résistance globale des zones soudées du cadre.
Processus de traitement thermique utilisé pour la coulée
La coulée est la technologie de traitement la plus fondamentale, et de nombreuses pièces moulées nécessitent également un traitement thermique pour améliorer les propriétés mécaniques telles que la résistance et la ténacité. Les fonctions spécifiques sont les suivantes.
1. Éliminer les contraintes internes
Lors du processus de solidification et de refroidissement des pièces moulées, en raison des différentes vitesses de refroidissement dans différentes parties, des contraintes résiduelles se forment facilement à l'intérieur. Le traitement thermique peut libérer ces contraintes et éviter la déformation, la fissuration ou l'instabilité dimensionnelle lors des étapes suivantes.
2. Améliorer la structure et les performances
Les moulages présentent généralement des problèmes tels que des grains grossiers et une structure inégale à l'état brut, ce qui affecte la résistance et la ténacité. Grâce à des traitements thermiques tels que la normalisation et le recuit, la structure métallographique peut être optimisée et les propriétés mécaniques globales peuvent être améliorées.
3. Réduire la dureté et améliorer la machinabilité
Certains moulages ont une dureté élevée après la coulée, ce qui augmente la difficulté d'usinage et l'usure des outils. Par le biais de traitements thermiques tels que le recuit, la dureté du matériau peut être réduite, rendant les processus de coupe plus fluides.
Cependant, tous les moulages ne doivent pas subir de traitement thermique. Par exemple, certains moulages ordinaires avec de faibles exigences de charge et de précision peuvent ne pas nécessiter de traitement thermique supplémentaire. Mais pour les moulages importants avec des exigences de charge, de pression ou de sécurité élevées, le traitement thermique est généralement essentiel.
Applications du traitement thermique
· Fabrication mécanique : engrenages, roulements, arbres, fixations, pièces mécaniques générales, améliorant la résistance et la résistance à l'usure.
· Industrie automobile : moteurs, boîtes de vitesses, châssis, composants de cadre, renforcement et durcissement, élimination des contraintes de soudure.
· Industrie des moules et outils de coupe : matrices de estampage, moules d'injection, outils de coupe, outils de mesure, garantissant une dureté élevée, une haute résistance à l'usure et aucune déformation.
· Récipients sous pression et pipelines : chaudières, réservoirs de stockage, pipelines sous pression, soulagement des contraintes après soudage PWHT, prévention des fissures et assurance de la sécurité.
· Industrie aérospatiale et militaire : acier à haute résistance, alliage de titane, pièces structurelles en alliage d'aluminium, traitement thermique de précision, équilibrant haute résistance et légèreté.
Résumé
Procédure de traitement thermique est une étape courante dans le traitement des matériaux métalliques et joue un rôle important dans le domaine de l'usinage. Ce qui précède constitue le contenu complet du processus de traitement thermique des métaux. Si vous souhaitez approfondir votre compréhension du traitement thermique dans le domaine de l'usinage ou obtenir des matériaux et contenus actualisés, vous pouvez contact recourir à la tôlerie pour obtenir davantage de notre expérience de production. En même temps, nous proposons également des devis pour le traitement des métaux, tels que la coulée, l'extrusion, usinage cnc, etc.
FAQ
Quels sont les équipements de traitement thermique courants ?
Le traitement thermique des métaux fait appel à différents équipements en fonction des matériaux, des dimensions des pièces et des volumes de production. Les fours à chambre, à cuve, sous vide, à bain de sel et à passage continu permettent de réaliser des procédés tels que le recuit, la trempe, le revenu et la cémentation, tandis que les systèmes à induction permettent un durcissement localisé. L'obtention de résultats fiables dépend du choix d'un équipement adapté et d'un contrôle rigoureux des conditions de chauffage, de refroidissement et de fonctionnement.
Comment déterminer si la vérification du traitement thermique est conforme ?
Grâce aux tests de dureté, à l'observation métallographique, aux essais de propriétés mécaniques, à l'inspection des déformations d'apparence, aux tests de résistance à la corrosion et à l'inspection non destructive, en comparant avec les normes de matériaux et les exigences du procédé, on détermine de manière exhaustive si la dureté du traitement thermique, la structure, la ténacité, les contraintes, la déformation et les défauts respectent les normes, ce qui constitue la vérification de la conformité du traitement thermique.
Quels sont les défauts du traitement thermique ?
Échec de dureté (trop élevé, trop faible, dureté inégale)
Déformation et gauchissement (dépassement de la tolérance dimensionnelle, pliage, torsion)
fissures du traitement thermique sont principalement des fissures causées par un trempe incorrecte (microfissures, fissures sur les bords)
Oxydation et décarburation (écaillement de surface, ramollissement de surface)
Grains grossiers surchauffés (fragilité du matériau, réduction de la ténacité)
Que signifie traitement thermique de qualité à quoi ressemble-t-il ?
Pièces traitées thermiquement qualifiées et de haute qualité : dureté uniforme et conforme, structure à grains fins, absence de déformation ou de fissures, absence d'oxydation ou de décarburation, faible contrainte résiduelle, dimensions stables, résistance globale et ténacité adaptées.
Comment utiliser machine de traitement thermique ?
Détermination de la température de chauffage
La température de chauffage peut être déterminée en fonction du point critique dans le diagramme de phase fer-carbone, puis augmentée de 30 à 50 degrés Celsius. En l'absence d'équipement de contrôle de la température, un aimant peut également être utilisé pour la vérification. Lorsque la température atteint le point de Curie, l'acier passe d'un matériau magnétique à un matériau non magnétique, indiquant que l'acier est entré dans la région de l'acier inoxydable austénitique.
Comment déterminer si le trempe de l'acier est réussie ?
Après le trempe, l'apparence de la pièce est gris-noir. Un fichier peut être utilisé pour tester la friction afin d'observer si un glissement se produit. Si le son de friction est net et précis, avec seulement une ligne blanche peu profonde et sans poudre qui tombe, cela indique que le trempe a réussi.