La trempe et le revenu : durcir l'acier sans le fragiliser
Le traitement thermique modifie la microstructure cristalline des aciers et des alliages par des cycles de chauffage et de refroidissement contrôles, sans changer leur composition chimique. La trempe acier consiste a chauffer la pièce au-dessus de la température d'austenitisation (800 a 900 degrés C selon la nuance) puis a la refroidir brutalement dans un bain d'eau, d'huile ou de polymère. Ce refroidissement rapide transforme l'austenite en martensite, une phase très dure (60 a 65 HRC pour les aciers a outil) mais fragile. Le revenu, effectue immédiatement après la trempe acier (150 a 600 degrés C selon le compromis dureté/ténacité recherche), reduit la fragilité martensitique en precipitant des carbures fins et en relaxant les contraintes internes.
La cementation nitruration sont des traitements thermochimiques de surface qui durcissent uniquement la couche externe de la pièce tout en conservant un coeur ductile et tenace. La cementation consiste a diffuser du carbone dans la surface d'aciers faiblement carbones (16MnCr5, 20MnCrS5) en atmosphère gazeuse carburante a 900-950 degrés C, puis a tremper la pièce : l'épaisseur de couche durcie varie de 0,3 a 2 mm avec des dureté de 58-63 HRC. Ce traitement thermique est la solution standard pour les engrenages de transmission, les axes et les cames soumis a la fois a l'usure de surface et aux contraintes dynamiques. La nitruration se realise entre 480 et 530 degrés C en atmosphère d'ammoniac ou par nitruration ionique : elle ne nécessité pas de trempe subsequente et minimise les deformations, ce qui la rend compatible avec les pièces déjà finies avant traitement.
Le choix du traitement thermique depend des propriétés recherchées, du matériau et des contraintes de fabrication. Le recuit de detensionnement (550-650 degrés C) elimine les contraintes internes après soudage et avant usinage de finition pour éviter les deformations lors de l'usinage. Le recuit d'homogeneisation traite les pièces coulées pour réduire les segregations et homogeneiser la microstructure. La qualité et la régularité des cementation nitruration et des autres traitements sont contrôlées par des eprouvettes temoins, des essais de dureté Rockwell et Vickers, des coupes metallographiques et des mesures de profondeur de couche durcie, conformément aux specifications des normes EN ISO 2639 pour la cementation et EN ISO 18203 pour la nitruration.
