Recuit

Recuit Après Écrouissage

Les déformations à froid comme l’étirage, l’emboutissage, le laminage génèrent de l’écrouissage.

L’écrouissage entraîne une modification importante des propriétés physiques ou mécaniques des métaux :

– La dureté, la résistance à la rupture et la limite élastique augmentent
– L’allongement et la résilience diminuent
– La résistivité électrique augmente

Les grains du métal ont une forme distordue qui dépend du sens de la déformation. Le but de ce recuit sera donc de « remanier » la structure cristalline afin de retrouver partiellement ou complètement les caractéristiques du métal avant écrouissage.

On distingue plusieurs stades successifs dans le recuit après écrouissage :

Pour des températures de recuit faibles, on observe un adoucissement partiel du métal sans modification apparente de la structure cristalline.

Les défauts ponctuels engendrés par l’écrouissage (lacunes interstitiels) disparaissent rapidement.

Les contraintes internes se libèrent (détente, relaxation), les dislocations s’éloignent les unes des autres, se redressent et s’alignent selon des configurations plus stables, dont l’énergie totale est moindre.

Ces nouveaux réseaux de dislocations forment alors à l’intérieur des grains les parois de cellules polygonales et ce processus porte le nom de « polygonisation ».

À une température supérieure à celle de la polygonisation, un second phénomène se produit : la recristallisation.

Lorsque l’écrouissage dépasse une certaine limite et lorsque la température de recuit est suffisante, il y a un réarrangement des atomes des grains déformés en un assemblage de grains entièrement nouveaux répartis de façon homogène sans orientation cristalline préférentielle.

Les dislocations se trouvent alors « absorbées » par les joints des nouveaux grains ce qui entraîne une diminution considérable de leur densité. En effet, ces nouveaux grains croissent aux dépends de la matrice écrouie. Quand tous les grains se sont rejoints, la recristallisation primaire est terminée.

La structure possède alors une configuration et des propriétés très semblables à celle de l’état initial, avant écrouissage.

Animation

On a pu observer expérimentalement qu’il existait un écrouissage critique de germination pour qu’apparaissent de nouveaux grains comme l’illustre le schéma suivant :

Au dessous d’un taux d’écrouissage critique de croissance, la recristallisation ne se produit pas, parce qu’il n’existe aucun site dont l’énergie soit suffisante pour favoriser la germination de nouveaux grains.

De ce fait, ce sont les grains existants qui se mettent à grossir, ce qui conduit à des structures grossières souvent néfastes aux propriétés d’emploi.

Échantillon de fer pur écroui par découpage et recuit à 820°C pendant 1 heure (Grossissement 200).

Pour rendre leur malléabilité aux produits étirés, il est nécessaire d’effectuer un recuit de recristallisation. L’intervalle de température dans lequel s’effectue cette recristallisation dépend du taux d’écrouissage, de la durée du recuit et de la composition chimique.