M2 Traitements Thermiques : Trempe et Revenu

Topique

Le revenu de ce métal, un refroidissement rapide suivant approximativement une loi de refroidissement newtonienne, détermine, selon la relation de Koistinen-Marburger, la proportion de martensite qui se forme au sein du métal lors de son passage dans la plage de températures de transformation martensitique. Cette relation décrit comment, à mesure que la température descend en dessous du seuil de transformation, une plus grande quantité d'austénite résiduelle se transforme en martensite, sans que la durée de transformation ne soit prolongée à chaque température ; il suffit que ce seuil soit atteint. Le fait que la température minimale atteinte lors du revenu soit plus basse implique, toujours selon la relation de Koistinen-Marburger, une proportion plus importante de martensite.

Ce même procédé de trempe, outre le fait de fixer cette proportion de martensite, génère un gradient thermique au sein du métal entre sa surface, qui refroidit en premier, et son cœur, qui refroidit plus tard. Selon un autre modèle, ce gradient thermique produit des contraintes résiduelles de trempe susceptibles de provoquer des fissures dans le métal. Un refroidissement plus rapide, associé à une trempe plus sévère, accroît le gradient thermique entre la surface et le cœur du métal. Par conséquent, la contrainte résiduelle de trempe qui en résulte, selon le même modèle, est également plus importante.

Ce métal, désormais trempé et majoritairement transformé en martensite, reste fragile et conserve cette contrainte résiduelle. Il subit ensuite un traitement thermique supplémentaire : le revenu. Ce dernier consiste à maintenir une température de revenu spécifique pendant une durée définie. Le paramètre de Hollomon-Jaffe combine la température et la durée du revenu en une seule valeur, quantifiant leur effet combiné sur le métal. Que la température de revenu soit plus élevée ou que la durée du revenu soit plus longue, le paramètre de Hollomon-Jaffe sera plus élevé dans les deux cas.

Dans ce modèle, avec la trempe et le revenu initiaux, le paramètre de Hollomon-Jaffe détermine la dureté finale du métal après revenu : plus ce paramètre est élevé, plus la martensite fragile issue de la trempe se décompose en une microstructure plus tendre mais aussi plus tenace, et par conséquent, plus la dureté finale du métal après revenu est faible. Le fait que ce même revenu, en accélérant la décomposition de la martensite, permette également de relâcher une partie des contraintes résiduelles de trempe dues au refroidissement rapide signifie que ce traitement thermique ultérieur remplit deux objectifs : ajuster la dureté finale du métal après revenu et, dans une certaine mesure, atténuer le risque de fissuration à la trempe que représente encore cette contrainte résiduelle.

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