Le traitement thermique de l'aluminium a pour objectif d'améliorer les propriétés mécaniques des matériaux, d'éliminer les contraintes résiduelles et d'améliorer l'usinabilité des métaux. Selon les objectifs du traitement thermique, les procédés peuvent être divisés en deux catégories : le traitement thermique préliminaire et le traitement thermique final.
Le traitement thermique de préchauffage vise à améliorer les performances de traitement, à éliminer les contraintes internes et à préparer une structure métallographique de qualité pour le traitement thermique final. Ce traitement comprend le recuit, la normalisation, le vieillissement, la trempe et le revenu, entre autres.
1) Recuit et normalisation
Le recuit et la normalisation sont utilisés pour les ébauches d'aluminium travaillées à chaud. Les aciers au carbone et les aciers alliés dont la teneur en carbone est supérieure à 0,5 % sont souvent recuits afin de réduire leur dureté et de faciliter leur découpe ; les aciers au carbone et les aciers alliés dont la teneur en carbone est inférieure à 0,5 % sont utilisés pour éviter l'adhérence au couteau lorsque la dureté est trop faible. Un traitement de normalisation est également utilisé. Le recuit et la normalisation permettent d'affiner le grain et d'uniformiser la structure, et de préparer le traitement thermique ultérieur. Ils sont généralement effectués après la fabrication de l'ébauche et avant l'ébauche.
2) Traitement du vieillissement
Le traitement de vieillissement est principalement utilisé pour éliminer les contraintes internes générées lors de la fabrication et de l'usinage des ébauches.
Afin d'éviter une charge de transport excessive, pour les pièces de précision générale, un seul traitement de vieillissement avant la finition suffit. En revanche, pour les pièces exigeant une précision élevée, comme le boîtier d'une aléseuse-pointeuse, il est conseillé de prévoir deux ou plusieurs traitements de vieillissement. Les pièces simples ne nécessitent généralement pas de traitement de vieillissement.
Outre les pièces moulées, pour certaines pièces de précision peu rigides, comme les vis de précision, plusieurs traitements de vieillissement sont souvent prévus entre l'ébauche et la semi-finition afin d'éliminer les contraintes internes générées lors de l'usinage et de stabiliser la précision d'usinage. Pour certaines pièces d'arbre, un traitement de vieillissement doit également être prévu après le redressage.
3) Trempe et revenu
La trempe et le revenu désignent un revenu à haute température après trempe. Ils permettent d'obtenir une structure sorbite uniforme et revenue, préparant ainsi la pièce à la réduction des déformations lors de la trempe de surface et de la nitruration. Par conséquent, la trempe et le revenu peuvent également être utilisés comme traitement de préchauffage.
En raison des meilleures propriétés mécaniques globales des pièces de trempe et de revenu, il peut également être utilisé comme processus de traitement thermique final pour certaines pièces qui ne nécessitent pas une dureté et une résistance à l'usure élevées.
Le traitement thermique final vise à améliorer les propriétés mécaniques telles que la dureté, la résistance à l'usure et la résistance mécanique. Ce traitement comprend la trempe, la cémentation, la trempe et la nitruration.
1) Trempe
La trempe se divise en deux phases : la trempe superficielle et la trempe totale. La trempe superficielle est largement utilisée en raison de ses faibles déformations, oxydations et décarburations. Elle offre également une résistance externe élevée et une bonne résistance à l'usure, tout en conservant une bonne ténacité interne et une forte résistance aux chocs. Afin d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces trempées superficiellement, un traitement thermique préalable, tel que la trempe-revenu ou la normalisation, est souvent nécessaire. Ses procédés généraux sont : le découpage, le forgeage, la normalisation, le recuit, l'ébauche, la trempe-revenu, la semi-finition, la trempe superficielle et la finition.
2) Cémentation et trempe
La cémentation et la trempe visent à augmenter la teneur en carbone de la couche superficielle de la pièce. Après trempe, la couche superficielle acquiert une dureté élevée, tandis que le noyau conserve une certaine résistance, une ténacité et une plasticité élevées. La cémentation se divise en cémentation totale et cémentation partielle. En cas de cémentation partielle, des mesures anti-infiltration doivent être prises pour les pièces non cémentées. La cémentation et la trempe provoquant d'importantes déformations et la profondeur de cémentation étant généralement comprise entre 0,5 et 2 mm, le processus de cémentation se situe généralement entre la semi-finition et la finition.
Le processus comprend généralement le découpage, le forgeage, la normalisation, l'ébauche, la semi-finition, la cémentation et la trempe, et la finition. Lorsque la partie non cémentée de la pièce cémentée et trempée adopte un plan de traitement consistant à éliminer l'excédent de couche cémentée après augmentation de la marge, le processus d'élimination de l'excédent de couche cémentée doit être organisé après la cémentation et la trempe, avant la trempe.
3) Traitement de nitruration
La nitruration consiste à infiltrer des atomes d'azote dans une surface métallique afin d'obtenir une couche de composés azotés. Cette couche améliore la dureté, la résistance à l'usure, la résistance à la fatigue et la résistance à la corrosion de la surface de la pièce. La température de nitruration étant basse, la déformation faible et la couche de nitruration fine (généralement inférieure à 0,6 à 0,7 mm), le processus de nitruration doit être planifié le plus tard possible. Afin de réduire la déformation lors de la nitruration, un revenu à haute température est généralement nécessaire pour la détente des contraintes.
Édité par May Jiang de MAT Alumin
Date de publication : 4 septembre 2023
