Trempe
La trempabilité
La vitesse critique de trempe est fonction de la composition chimique de l’acier et de son histoire antérieure (répartition des carbures, fibrage, grosseur des grains…). Cela nous amène à la notion de trempabilité.
La trempabilité caractérise l’aptitude d’un acier à former de la martensite aux différents points d’une pièce (pénétration de la trempe à coeur), après austénitisation.
Il ne faut pas confondre « dureté maximale » et « trempabilité » :
– La dureté maximale, obtenue après trempe, est surtout fonction de la teneur en carbone de l’acier,
– alors que la trempabilité dépend de la nature et de la teneur en éléments d’addition.
La trempabilité s’évalue de différentes façons :
On mesure la trempabilité d’un métal en effectuant l’essai Jominy
Les conséquences de la trempabilité s’évaluent en traçant les courbes en U
Un lien rapide peut-être établi entre les duretés de l’éprouvette Jominy et celles des ronds trempés (courbe en U) grâce aux courbes de WYSS ou à l’abaque de l’OTUA.
L’essai jominy est la seule manière de quantifier de façon précise la trempabilité de l’acier.
Il permet de comparer de façon fine les différences de trempabilité entre deux nuances voisines, ou entre deux coulées d’une même nuance.
De ce fait, ces valeurs sont utilisées pour établir des cahiers des charges de fourniture d’acier.
La méthode est normalisée.
L’éprouvette, austénitisée à 850°C, est disposée sur l’appareil: un jet d’eau, à une pression régulée, en arrose l’extrémité.
Après refroidissement, on mesure la variation de la dureté de l’éprouvette parallèlement à son axe, à partir de l’extrémité trempée.
Cette évolution de dureté définit la courbe Jominy.
Voici la trempabilité comparée de 3 aciers différents. On observe que les éléments d’addition réduisent considérablement la chute de la dureté le long de l’éprouvette.
Les pentes les plus fortes correspondent aux trempabilités les plus faibles.
Dans les normes, les tolérances sur la composition chimique conduisent à définir des bandes Jominy (Mini-Maxi). L’exemple ci-dessus montre qu’aujourd’hui, il peut exister des choix sur le niveau de trempabilité.
La courbe en U nous permet d’avoir une appréciation plus pratique de la trempabilité. Cette méthode consiste à tremper (austénitisation, maintien en température, refroidissement rapide) des ronds de diamètres déterminés dans un milieu donné, pour ainsi mesurer la dureté suivant un diamètre d’une section transversale. Nous remarquons que nous pouvons obtenir en surface des duretés différentes en fonction du rayon.
Signalons qu’il existe déjà dans la littérature un grand nombre d’exemples dejà tracés. Dans le cas contraire, la méthode de l’OTUA permet de tracer les courbes en U en tenant compte des valeurs Jominy. Ce qui est plus rapide que la méthode expérimentale et généralement très proche de la réalité.
Les courbes de Wyss donnent également, pour des conditions de trempe déterminées, les relations existant entre les différents points du diamètre et la distance Jominy.
L’emploi de cet abaque est simple: il consiste à tracer une ligne horizontale pour un diamètre de rond déterminé et à lire sur l’échelle des abscisses, en distance Jominy, la projection des intersections de cette ligne horizontale avec les courbes correspondant à la profondeur de 0 mm, 5 mm, etc…, à partir de cette surface.
Connaissant la courbe Jominy de l’acier en question, on lit les duretés correspondant à ces différents points.
Cet abaque permet le tracé de la courbe en U d’un rond durci par trempe dans un milieu donné.