Globalement il s’agit de l’étape d’austénitisation. Il doit permettre de chauffer la pièce à la température choisie. Si elle est massive, l’opération sera achevée lorsque la température du coeur aura atteint celle de la peau. Il est d’ailleurs préférable de monter lentement en température ou de procéder par palier.

Remarque :
Il faut retenir également que plus la température d’austénitisation est élevée, plus la température Ms peut diminuer, du fait d’une mise en solution plus complète des carbures lorsqu’ils sont présents.

– Les aciers hypoeutectoides sont austénitisés vers AC3 + 50 °C.
– Par contre, les aciers hypereutectoïdes sont trempés en général depuis AC1 + 50°C à AC1 + 80°C.

Le métal trempé est donc martensitique dans le premier cas, tandis que dans le second, il est formé de martensite et de cémentite non remise en solution. La divergence entre les températures de trempe de ces 2 catégories d’aciers s’explique par la différence des propriétés des 2 constituants proeutectoïdes.

En effet, la ferrite est un constituant doux qu’il faut donc éviter, tandis que la cémentite non dissoute contribue à la dureté et à la résistance à l’usure de l’acier.

Dans les ateliers de traitement thermique, on compte en général 30 secondes à une minute par millimètre d’épaisseur de la pièce, à partir de l’arrivée en température de la surface.

Toutefois, ce temps de maintien ne se détermine pas de façon mathématique. Il est fonction des matériels utilisés et de la géométrie des pièces.

Il faut se souvenir que le temps de maintien doit permettre :

– d’assurer le passage de toute la section en austénite.
– d’homogénéiser le plus possible la répartition du carbone dans l’austénite.

La pièce est immergée dans un milieu qui va extraire les calories de la pièce. Les milieux de trempe possibles sont les suivants classés par ordre décroissant de sévérité :

– L’eau, éventuellement avec accélérateurs ou ralentisseurs

– Les bains de sel, par exemple nitrates de potassium et de potassium

– Les huiles de trempe : huiles minérales entières plus ou moins dopées

– Les bains fluidisés : particules d’alumine en suspension dans un courant gazeux. Ce milieu possède une capacité d’échange thermique très importante.

– L’air et les gaz : par exemple azote, argon, hydrogène. Les gaz sous pression (par ex N2 ou He à 5, 10, 20 bars) peuvent produire des refroidissements plus rapides.

Pour que le fluide conserve son efficacité pendant tout le refroidissement, il faut gérer son mouvement, le réguler en température, et éventuellement le filtrer.

Ce sont les fonctions assurées par le bac de trempe, ou le système de trempe.

La vidéo suivante présente la trempe en bain de sel.

Cette technique tend à disparaître des méthodes industrielles actuellement utilisées car elle est difficilement automatisable néanmoins elle permet de bien montrer les différentes étapes du process de trempe.

Toute pièce trempée doit être controlée :

– Au minimum en dureté : c’est un essai non destructif donc réalisable sur plusieurs zones d’une même pièce et sur plusieurs pièces.

Cela permet aussi de déterminer plus facilement la température de revenu nécessaire à l’ajustement des caractéristiques.

– Au niveau des déformations et des fissures issues des gradients de température et de structure, qui accompagnent le refroidissement. Mesure sur banc ou sur machine, détection des fissures par ressuage ou magnétoscopie.

– Quelquefois, au niveau de la structure. En effet, un résultat normal en dureté ne garantit pas une structure homogène.

Machine de dureté Vickers, Brinell ou Rockwell