Les Recuits

LES RECUITS

ecuits des aciers :

Ces traitements thermiques ont généralement pour objet d’éliminer les effets :

Ø De ségrégations au cours du processus de solidification (produit coulé).

Ø D’écrouissage par déformation à froid (laminage, pliage…).

Ø De contraintes de soudage, de trempe, etc.

Ø Tensions d’usinage (tournage, fraisage).

Ø D’un traitement thermique antérieur.

Un certain nombre de traitements thermiques sont adaptés à l’élimination ou à la réduction des effets néfastes de tels états, en vue d’opérations ultérieures sur le métal ou de l’utilisation en service correcte de l’acier.

Parmi ceux-ci, les recuits forment  un ensemble de traitements visant l’obtention d’états proches de l’équilibre thermodynamique.

Le cycle thermique de traitement comprend :

1)    Un chauffage jusqu’à une température dite de traitement qui dépend du type de correction à réaliser.

2)    Un maintien isotherme à la température de traitement.

3)    Un refroidissement à l’air calme ou au four.

Types de traitements :

Le recuit d’homogénéisation ou de diffusion :    

Lors de la première solidification (aciers bruts de coulée, aciers moulés) se manifestent des phénomènes de ségrégation mineure : les éléments alliés et le carbone sont répartis de manière hétérogène à l’échelle du grain austénitique. 

Cette hétérogénéité chimique qui se conserve plus ou moins lors des transformations ultérieures, est néfaste pour les propriétés du métal.

Pour éliminer (ou au moins réduire) cette hétérogénéité on fait appel à un recuit d’homogénéisation.

La température du traitement d’homogénéisation par diffusion est en général comprise entre 1000 et 1200°C.

Le recuit de régénération :

Les pièces ayant subi un traitement d’homogénéisation par diffusion, les moulages d’acier, les zones voisines des joints soudés, les pièces forgées à hautes températures ont souvent des structures surchauffées.

Le recuit de régénération comprend :

·        Un chauffage sans maintien prolongé, à une température comprise entre 750°C et 850°C suivant la nuance de l’acier, de manière à obtenir une austénite à grain fin.

·        Un refroidissement à vitesse convenable conduisant à une structure ferrito-perlitique. Le refroidissement ne doit pas être trop lent aux alentours de 750-600°C le grain ferritique ayant tendance à grossir dans cette zone, surtout dans le cas des aciers doux.

Le recuit de normalisation :

Ce traitement comme le recuit complet conduit à des structures ferrite-perlite. Cependant la température de maintien est plus élevée. En outre le refroidissement à l’air calme utilisé est plus rapide que dans le cas du recuit complet. Les structures ferrito-perlitique obtenues correspondent donc à des grains ferritiques fins et à de faibles espacements lamellaires dans la perlite. Ces microstructures très homogènes peuvent être recherchées dans certaines applications mécaniques et constituent un état initial pour le traitement d’austénitisation avant trempe.

Le recuit d’adoucissement :

C’est un recuit effectué quelques dizaines de degrés au dessous de 700°C environ avec un refroidissement consécutif lent pour obtenir un état suffisamment adouci et aussi exempt de contraintes que possible.

Ce traitement a pour but d’améliorer l’usinabilité ou l’aptitude à la déformation à froid, dans le cas ou seule la contrainte d’écoulement plastique est importante (et non la capacité de déformation).

Le recuit de restauration et de recristallisation :

Le travail à froid d’un métal par déformation plastique (laminage par exemple) conduit à un écrouissage du métal. Le métal écroui devient fragile et il est souvent nécessaire de procéder à des traitements pour utiliser le métal ou pour pouvoir continuer le travail à froid.

Ecrouissage :

Ce procédé de déformation à froid (par écrasement) modifie le réseau cristallin, ce qui augmente considérablement la limite élastique et diminue la malléabilité. Ce phénomène ne nomme « l’ECROUISSAGE ». Le coefficient d’écrouissage a plusieurs définitions, mais la plus répandue est définie par la diminution de section :

Taux d’écrouissage (e) =  Ao - A . 100 (%)

                                                 Ao

Le traitement de restauration :

Recuit effectué en dessous de la température de recristallisation. Il permet de restaurer en partie tout au moins les propriétés physiques et mécaniques sans modification apparente de la structure. Il n’y a pas formation de nouveaux grains et le processus se déroule régulièrement.

Le traitement de recristallisation : 

Recuit dans la zone de recristallisation située au-dessus d’une température qui dépend de la nuance de l’acier et de son degré d’écrouissage. La structure distordue et écrouie par le travail mécanique à froid est remplacée par une nouvelle structure à grains reformés. Cette transformation est accompagnée d’une diminution importante de Rm (résistance à la traction), Re (limite d’élasticité), H (dureté) et d’une augmentation d’A% (allongement) et K (résilience).

Le recuit de relaxation ou détensionnement :

Un grand nombre de processus thermiques ou mécaniques établissent un état de contraintes résiduelles (celles qui demeurent en l’absence de tout effort extérieur) souvent dommageable pour les pièces ou les structures métalliques.

Le refroidissement rapide de fortes sections après austénitisation, la trempe des aciers, les opérations de soudage, d’usinage, de travail à froid sont susceptibles d’engendrer de telles situations.

Les contraintes résiduelles sont réduites ou éliminées par des traitements thermiques dans des zones de températures inférieures ou recouvrant celles utilisées par la recristallisation.

Les vitesses de chauffage et de refroidissement doivent être suffisamment faibles pour ne pas introduire de nouvelles contraintes ou même provoquer des fissurations au cours même du traitement. Essentiellement dû à la restauration, le phénomène de relaxation ne modifie pratiquement pas les propriétés mécaniques du contrairement à la recristallisation.

En pratique on peut détentionner en surface une pièce déformée à froid tout en conservant le bénéfice de l’augmentation de dureté due au phénomène mécanique d’écrouissage. 

Zones usuelles des principaux types de traitements :

Recuits des métaux non ferreux:

En général, deux types de recuits sont utilisés en industrie.

A)   Le recuit de détente :

C’est un recuit de relaxation et de disparition des tensions internes ; les propriétés mécaniques varient très peu. Ce recuit à basse température correspond à une restauration.

B)    Le recuit complet :

Effectué à plus haute température, il provoque une recristallisation et une variation notable des caractéristiques mécaniques (baisse de la dureté, augmentation de la malléabilité…). Ce recuit permet de détruire partiellement ou totalement l’effet d’écrouissage que le métal a subi préalablement.

Exemples de températures de recuits pour quelques métaux :