Recuit : adoucissement pour améliorer l'usinabilité
Le recuit est un traitement thermique conçu pour adoucir les barres rondes, éliminer les contraintes internes et affiner la structure de grains, améliorant ainsi leur usinabilité et leur formabilité. La barre ronde est chauffée à une température spécifique (généralement comprise entre 800 et 900 °C pour les aciers au carbone), maintenue à cette température pendant une durée suffisante pour assurer une austénitisation complète, puis refroidie lentement dans le four. Ce refroidissement lent conduit à une microstructure perlite grossière ou ferrito-perlitique, réduisant ainsi la dureté et améliorant la ductilité. Les barres rondes recuites sont plus faciles à couper, percer et former, ce qui les rend idéales pour des opérations d’usinage complexes ou de formage à froid, où une dureté excessive provoquerait une usure prématurée des outils ou des fissurations du matériau. Ce traitement permet également d’éliminer les effets d’un écrouissage antérieur et d’homogénéiser la microstructure du matériau en vue d’un traitement thermique ultérieur.
Normalisation : affinement de la structure de grains pour obtenir des propriétés uniformes
Le traitement de normalisation consiste à chauffer des barres rondes à une température supérieure au point critique supérieur (généralement entre 850 et 950 °C), à les maintenir à cette température pendant une durée suffisante, puis à les refroidir à l’air ambiant calme. Ce procédé produit une microstructure perlitée uniforme et fine, offrant un meilleur équilibre entre résistance et ténacité par rapport à l’état laminé à chaud. La normalisation élimine les structures à gros grains ainsi que les contraintes internes pouvant apparaître lors du forgeage ou du laminage, améliorant ainsi la ténacité aux chocs et garantissant des propriétés mécaniques plus homogènes sur toute la section transversale de la barre ronde. Les barres rondes normalisées sont généralement utilisées pour des composants structurels, des engrenages et des pièces d’arbres nécessitant une résistance modérée et une bonne usinabilité. Pour de nombreux aciers au carbone et faiblement alliés, la normalisation constitue le traitement thermique final, satisfaisant aux exigences spécifiées en matière de propriétés mécaniques sans nécessiter de trempe et de revenu.
Trempage : atteindre la dureté maximale
Le trempage consiste à refroidir rapidement des barres rondes depuis la température d’austénitisation afin de transformer leur microstructure en martensite dure. Selon la nuance d’acier, les barres rondes sont chauffées à une température comprise entre 800 et 950 °C, puis refroidies rapidement dans un milieu de trempe tel que l’eau, l’huile ou une solution polymère. Le trempage à l’eau procure la vitesse de refroidissement la plus élevée et permet d’obtenir la dureté la plus élevée, mais il augmente le risque de déformation et de fissuration, notamment pour les barres rondes présentant des sections complexes.
Revenu : équilibrer dureté et ténacité
Le revenu est un procédé essentiel effectué après la trempe, conçu pour réduire la fragilité, éliminer les contraintes internes et obtenir la combinaison souhaitée de dureté et de ténacité. La barre ronde trempée est réchauffée à une température comprise entre 150 °C et 650 °C, maintenue à cette température pendant une durée déterminée, puis refroidie à l’air ambiant. Le revenu à basse température (150–300 °C) diminue légèrement la dureté tout en conservant une haute résistance à l’usure, conduisant à une microstructure de martensite revenu, ce qui le rend idéal pour les outils de coupe et les matrices. Le revenu à température moyenne (350–500 °C) permet d’obtenir un équilibre entre résistance, ténacité et élasticité, ce qui le rend adapté aux ressorts et aux arbres sollicités en charge élevée. Le revenu à haute température (500–650 °C) produit une microstructure de sorbite présentant une ténacité et une ductilité élevées, combinées à une bonne limite d’élasticité et une bonne résistance à la traction, ce qui en fait un choix idéal pour les vilebrequins, les bielles et les composants structurels soumis à des charges par choc. Cet état trempé-revenu (T&R) constitue le procédé de traitement thermique le plus courant pour les barres rondes en acier allié nécessitant des propriétés mécaniques améliorées.
