Le recuit est un procédé de traitement thermique au cours duquel un métal ou un alliage est chauffé à une température appropriée, maintenu à cette température pendant une certaine période, puis refroidi lentement, généralement dans un four. L'essence du recuit est de chauffer l'acier pour l'austénitiser, suivi d'une transformation perlitique, aboutissant à une microstructure proche de l'équilibre.
Objectifs du recuit :
Réduire la dureté et augmenter la plasticité :Cela rend le matériau plus facile à usiner et à travailler à froid.
Homogénéiser la composition et la structure :Cela affine la taille des grains et améliore les propriétés du matériau, ou prépare la microstructure pour la trempe.
Soulagement des contraintes internes et durcissement au travail :Cela permet d’éviter la déformation et les fissures.
Le recuit et la normalisation sont principalement utilisés comme traitements thermiques préparatoires. Pour les pièces à faible contrainte et aux exigences de performances modestes, le recuit et la normalisation peuvent également servir de traitement thermique final.
Classification des méthodes de recuit
Les méthodes de recuit courantes sont classées en fonction de la température de chauffage :
Recuit au-dessus de la température critique (Ac1 ou Ac3) :Cela comprend le recuit complet, le recuit par diffusion, le recuit incomplet et le recuit sphéroïdisant.
Recuit en dessous de la température critique (Ac1 ou Ac3) :Cela comprend le recuit de recristallisation et le recuit de relaxation des contraintes.
Sept types de méthodes de recuit
Recuit complet :
Processus:L'acier est chauffé à 20-30 degré au-dessus de Ac3, maintenu à cette température, puis refroidi lentement (généralement dans le four) pour obtenir une microstructure proche de l'équilibre (entièrement austénitisée).
Applications :Principalement utilisé pour les aciers hypoeutectoïdes (0.3-0.6% C), y compris les aciers à teneur moyenne en carbone et les pièces moulées, forgées et laminées à chaud en acier allié à teneur faible à moyenne en carbone. Il est également parfois utilisé pour les soudures. Les aciers à faible teneur en carbone, après recuit complet, peuvent avoir une dureté trop faible pour l'usinage. Le chauffage des aciers hypereutectoïdes au-dessus d'Accm et le refroidissement lent peuvent provoquer la précipitation de Fe3CII le long des joints de grains, réduisant considérablement la résistance, la dureté, la plasticité et la ténacité, ce qui pourrait entraîner des problèmes potentiels lors du traitement thermique final.
But:Pour affiner la taille des grains, homogénéiser la structure, soulager les contraintes internes, réduire la dureté et améliorer l'usinabilité. La microstructure après recuit complet de l'acier hypoeutectoïde est ferrite plus perlite (F+P). En pratique, pour améliorer la productivité, le refroidissement peut être arrêté à environ 500 degrés et le matériau peut être refroidi à l'air.
Recuit isotherme :
Processus:Après l'austénitisation, l'acier est rapidement refroidi juste en dessous de la température Ar1 et maintenu en isotherme jusqu'à ce que l'austénite se transforme en perlite, puis refroidi à l'air jusqu'à température ambiante. Cette méthode réduit considérablement le temps de recuit.
Applications : Suitable for steels with stable austenite, such as high carbon steels (C > 0.6%), alloy tool steels, and high alloy steels (with total alloy content >10 %). Le recuit isotherme est bénéfique pour obtenir une microstructure et des propriétés uniformes. Cependant, il ne convient pas aux composants en acier de grande section ou aux lots importants, car il est difficile de garantir des conditions isothermes uniformes sur toute la durée de la fabrication.
But:Similaire au recuit complet, mais avec des transformations plus contrôlées.
Recuit incomplet :
Processus:L'acier est chauffé à une température comprise entre Ac1 et Ac3 (pour les aciers hypoeutectoïdes) ou entre Ac1 et Accm (pour les aciers hypereutectoïdes), maintenu, puis refroidi lentement pour obtenir une microstructure proche de l'équilibre.
Applications :Principalement utilisé pour les aciers hypereutectoïdes afin d'obtenir une structure perlitique sphéroïdale, qui soulage les contraintes internes, réduit la dureté et améliore l'usinabilité. Le recuit sphéroïdisant est une forme de recuit incomplet.
Recuit de sphéroïdisation :
Processus:L'acier est chauffé à 20-30 degré au-dessus de Ac1 et maintenu pendant une courte période, généralement 2-4 heures, suivie d'un refroidissement au four ou d'un maintien isotherme prolongé juste en dessous de Ar1.
Applications :Principalement pour les aciers eutectoïdes et hypereutectoïdes tels que les aciers à outils au carbone, les aciers à outils alliés et les aciers à roulements. L'objectif est de produire une microstructure dans laquelle les carbures sont sphéroïdisés, ce qui donne une perlite globulaire. Cette structure est plus douce et plus facile à usiner, et lors de la trempe ultérieure, la taille des grains d'austénite reste fine, ce qui réduit la tendance à la déformation et à la fissuration. S'il existe un réseau de carbures dans l'acier hypereutectoïde, une normalisation doit être effectuée avant la sphéroïdisation pour garantir une sphéroïdisation réussie.
But:Pour réduire la dureté, homogénéiser la structure et améliorer l'usinabilité en vue de la trempe. Les méthodes de recuit de sphéroïdisation comprennent :
Recuit sphéroïdisant simple :Chauffer l'acier à 20-30 degré au-dessus de Ac1, maintenir pendant une période appropriée, puis refroidir lentement dans le four. La structure initiale doit être une fine perlite, sans présence de réseaux de carbures.
Recuit de sphéroïdisation isotherme :Après chauffage et maintien, l'acier est refroidi à une température légèrement inférieure à Ar1 pour un maintien isotherme. Une fois terminé, l'acier est lentement refroidi à environ 500 degrés, puis refroidi à l'air. Cette méthode présente les avantages d'un cycle court, d'une structure sphéroïdisée uniforme et d'une qualité contrôlable.
Recuit de sphéroïdisation cyclique.
Recuit de diffusion (recuit d'homogénéisation) :
Processus:Le lingot d'acier, la pièce moulée ou forgée est chauffé à une température légèrement inférieure au solidus et maintenu pendant une période prolongée, suivie d'un refroidissement lent pour éliminer la ségrégation de la composition chimique.
Applications :Utilisé pour les aciers alliés de haute qualité et les pièces moulées ou lingots en acier allié avec ségrégation importante. Après le recuit de diffusion, un recuit complet ou une normalisation est nécessaire pour affiner la structure.
But:Pour éliminer la ségrégation dendritique et la ségrégation régionale formées lors de la solidification, obtenant une composition et une structure uniformes.
Recuit de relaxation des contraintes :
Processus:L'acier est chauffé à une température inférieure à Ac1 (généralement 500-650 degré), maintenu, puis refroidi lentement dans le four.
Applications :Comme la température est inférieure à Ac1, cette méthode de recuit n’entraîne pas de modifications microstructurelles.
But:Pour éliminer les contraintes internes résiduelles.
Recuit de recristallisation :
Processus:Également connu sous le nom de recuit intermédiaire, le recuit de recristallisation consiste à chauffer le métal travaillé à froid à une température supérieure à la température de recristallisation, à le maintenir pendant une durée appropriée, puis à le refroidir lentement pour soulager l'écrouissage et les contraintes résiduelles.
Applications :Ce procédé est utilisé lorsque le métal a subi une déformation plastique à froid importante et doit être chauffé au-dessus d'une certaine température pour induire une recristallisation. La température la plus basse à laquelle se produit la recristallisation est appelée température minimale de recristallisation, généralement égale à 0,4 fois le point de fusion du matériau.
But:Pour éliminer l'écrouissage et les contraintes résiduelles en transformant les grains déformés en grains équiaxes uniformes.
Sélection des méthodes de recuit
Le choix de la méthode de recuit suit généralement ces principes :
Recuit complet :Généralement sélectionné pour les aciers hypoeutectoïdes. Pour réduire le temps de recuit, un recuit isotherme peut être utilisé.
Recuit de sphéroïdisation :Couramment utilisé pour les aciers hypereutectoïdes. Si les exigences ne sont pas strictes, un recuit incomplet peut être choisi. Les aciers à outils et les aciers à roulements subissent souvent un recuit de sphéroïdisation. Parfois, les aciers à faible ou moyenne teneur en carbone destinés à l'extrusion à froid ou à la frappe à froid sont également sphéroïdisés.
Recuit de recristallisation :Choisi pour éliminer le durcissement par écrouissage.
Recuit de relaxation des contraintes :Sélectionné pour éliminer les contraintes internes causées par les différentes étapes de traitement.
Recuit de diffusion :Souvent choisi pour les aciers alliés de haute qualité et les grandes pièces moulées en acier allié afin d'améliorer la microstructure et l'uniformité chimique.
