kjdsjkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh

1. Les traitements thermiques
Réalisé par :
TACHFA EZZAHNI
KHAOULA JOUAL
HAYTHAM HOURRI
Encadré par :
Mr. YOUSFI JAMAL
Université Mohamed Premier
Ecole supérieure de technologie
Oujda
Filliére : Mécatronique industrielle
Année universitaire : 2021-2022

2. Plan :
I. Introduction
II. Diagramme Fer-Carbone
III. La trempe
1. Définition du trempe
2. Principe et but du trempe
3. Les différentes étapes du trempe
IV. Le revenu
1. Définition du revenu
2. Principe et but du revenu
3. Les différentes types de revenu
V. Le recuit
1. Définition du recuit
2. Principe et but du recuit
3. Les types du recuit.

3. II. Diagramme Fer-Carbone:

4. I. Introduction
Le traitement thermique d'un matériau est un groupe de procédés industriels utilisés pour modifier
les propriétés physiques, mécaniques et parfois chimiques de ce dernier.
Les traitements thermiques sont réalisés dans un four où les pièces métalliques sont chauffées à
haute température dans une atmosphère gazeuse contrôlée et choisie selon les propriétés que l’on
souhaite modifier : dureté en surface, ductilité, résistance à l’usure, aspect esthétique etc.
L’objectif est d’obtenir des pièces avec des caractéristiques mécaniques différentes des pièces
initiales.
Les traitements thermiques peuvent être classés comme suit :
➔ Traitements dans la masse (amélioration des propriétés de masse) .
➔ Traitements superficiels (amélioration des propriétés superficielles) .
➔ Traitements thermo chimiques .
Quels sont les principaux traitements thermiques?
Quel est le but de chaque type de traitement ?
A quoi consiste a subir une pièce à un traitement thermique ?

5. II. La trempe
1. Définition du trempe :
La trempe s'effectue après une mise en
solution de certains composés : Il s'agit de
maintenir le matériaux à tremper à une
température suffisante et suffisamment
longtemps.
On plonge ensuite la pièce dans un
liquide (bain d'huile, eau, plomb fondu,
etc. ) ou on le refroidit avec un gaz
(azote, air, etc.).

6. 2. Principe et but du trempe :
Principe :Une trempe se compose de trois phases principales :
1- L'échauffement
2- Maintient à une température définie.
3-Refroidissement avec une vitesse
donnée:
● lente (dans le four, à l'air).
● Assez rapide (dans l'huile).
● Très rapide (dans l'eau).
But : La trempe est un traitement thermique qui donne à l'acier une grande dureté par
transformation de l'austénite en martensite.
➔ Nécessité : Augmenter la
dureté et la résistance de l’acier,
ainsi que de conserver à froid la
structure obtenue à haute T°.

7. 3. Les différentes étapes du trempe.
A. Chauffage des pièces:
La première étape de chaque traitement thermique est le chauffage de la pièce à la
température exigée. Le chauffage doit s'effectuer très rapidement pour avoir un faible
consommation d'énergie et une grande productivité.
le Chauffage : destiné à amener l'acier à l'état austénitique.
Durant le chauffage, on distingue trois étapes :
➢ Durée de préchauffage C’est le temps de début de chauffage jusqu'à ce que la
température nominale est atteinte à la surface de la pièce.
➢ Durée de chauffage de pénétration ou d'égalisation C'est le temps nécessaire pour
atteindre la température nominale à la surface et au cœur de la pièce
➢ Durée de maintien C'est le temps nécessaire pour maintenir la pièce à une température,
et à partir de la température atteinte dans le cœur.

8. ➔ Conditions de chauffage des pièces en traitements thermiques:
La possibilité d’austénitiser un acier est une condition absolument nécessaire pour pouvoir traiter
thermiquement le métal. Les conditions d’austénitisation :
B. Maintien à température d'austénisation :
L'appareil de chauffage doit permettre :
➢ D'atteindre et de maintenir toutes les parties de la pièce à une température déterminée.
➢ D'éviter une dénaturation du métal et principalement une décarburation dans le cas des aciers.
➢ Température d’austénitisation θa.
➢ Durée d’austénitisation selon les types d'aciers, 15 min pour les aciers ordinaires, 30 min pour les
aciers alliés.

9. C. Le refroidissement :
Le refroidissement s'effectue dans des bacs utilisant l'eau ou l'huile , dans les deux cas, le bain est
maintenu à température constante. L'eau chaude se trouvant constamment remplacée par de l'eau
froide arrivant par le bas du bac.
Il s’agit d’une grosse pièce qui a
été sortie du four et qui
s’apprête à être refroidie dans
un bain de trempe.

10. ● Fours à bain de sels : se distinguent particulièrement par leur excellente homogénéité de
température et leur très bon transfert de chaleur sur la pièce à usiner.
Types de fours et leurs atmosphères:

11. ● Fours électriques :

12. Influence de la trempe sur les propriétés mécaniques:
➔ Augmentation de la dureté (H).
➔ Augmentation de la résistance à la rupture (Rr).
➔ Augmentation de la limite élastique (Re)
➔ Diminution de l'allongement (A%).
➔ Diminution de la résilience (K).

13. Avant de démarrer tout traitement thermique, il est impératif de faire une vérification
complète des équipements associés au four de traitement thermique. On réfère ici aux
éléments chauffants, aux systèmes d’alarme, aux détecteurs de fuites de gaz, au système de ventilation, à
l’intensité des brûleurs, à la pompe de refroidissement, aux agitateurs, à l’étanchéité des portes, aux
sélecteurs de gaz, aux automates, au niveau d’huile, au niveau de méthanol, etc.
❖ La vérification du fonctionnement des équipements de protection
associés au four de traitement thermique

14. IV. Le revenu
La trempe est un traitement pour qui donne à l’acier une grande dureté, mais la ductilité et la résilience
sont très faibles, si on tient compte également d’un niveau de
contraintes propres souvent important, il est évident qu’un acier ne peut être utiliser en service
directement à l’état trempé.
L’opération de revenu est destinée à corriger plus ou moins complètement ces inconvénients.
Contrairement à la trempe qui est une opération rapide et de contrôle difficile, le revenu permet un
contrôle aisé des transformations et des propriétés du métal.
1. Définition du revenu

15. Le revenu s'applique nécessairement à une pièce trempée. On chauffe d'abord la pièce à une
température inférieure à Ac (sinon les effets de la trempe seraient annulés). On maintient ensuite en
température pendant au besoin , pour homogénéiser la structure, puis on refroidit lentement la pièce
(vitesse contrôlée).
2. Principe et but du revenu
Cycle complet (trempe, revenu)

16. 3. Les différentes types de revenu
En fonction du résultat attendu, on distingue plusieurs types de revenu :
A. Revenu de relaxation ou de détente,
B. Revenu de durcissement
C. Revenu à température intermédiaire
A. Revenu de relaxation ou de détente :
Il s’effectue entre 180°C et 220°C -250°C. Il ne provoque aucune modification de structure mais une
relaxation des contraintes multiples dues au refroidissement brusque de la trempe et au changement de
structure. Il provoque une légère diminution de la dureté et une légère remontée de la résilience.
Le revenu à basse température, appliqué aux composants de cémentation et les aciers d’outillage pour le
travail à froid. L’exigence de dureté est généralement d’environ 60 HRC.

17. B. Revenu de durcissement :
Des revenus effectués entre 450 et 600°C sur des aciers alliés peuvent provoquer des durcissements
appelés durcissements secondaires (cas des aciers à outils au chrome ou des
aciers rapides).
Il y a d’abord précipitation des carbures complexes maintenu en solution dans un reste d’austénite
résiduelle puis une déstabilisation de cette dernière qui se transforme en martensite au moment du
refroidissement.
Ces deux transformations successives vont donc nécessiter un second revenu pour éviter que la
martensite secondaire ne provoque pas fragilité excessive. (Dans certains aciers rapides, trois
revenus successifs peuvent être nécessaires).
C. Revenu à température intermédiaire
Il s’effectue entre 350 et 500°C et s'emploie pour les ressorts et les estampes. Il permet d'obtenir une
limite élastique et une résistance à la fatigue élevées. La structure est de type sorbite de revenu dont les
duretés varient de 40 à 50
HRC. Le refroidissement après revenu se fait à l'eau, ce qui contribue à la formation en surface de
contraintes de compression résiduelles qui élèvent la limite de fatigue des ressorts

18. IV. Le recuit
1. Définition du recuit
Le recuit d'une pièce métallique ou d'un matériau
est un procédé correspondant à un cycle de chauffage.
Cette procédure, courante en sciences des
matériaux, permet de modifier les caractéristiques
physiques du métal ou du matériau étudié.
Le recuit est également utilisé pour changer les
propriétés magnétiques d'une pièce.
Avantages:
En fonction des propriétés désirées, les avantages varient et
incluent :
● Rectification plus aisée
● Stabilité dimensionnelle
● Amélioration des propriétés mécaniques et électriques

19. 2. Principe et but du recuit :
But : Le recuit a donc pour but, séparément ou simultanément :
➔ Diminuer la dureté d'un acier trempé.
➔ D’obtenir le maximum d'adoucissement pour que l'usinage ou les traitements mécaniques
soient plus faciles.
➔ Régénérer un métal qui a été écroui ou surchauffé.
➔ Homogénéiser les textures hétérogènes.
➔ Réduire les contraintes internes.
Principe : Cycle thermique que subit la pièce, consistant en un chauffage entre 700° et 1000°,
puis d’un maintien à température suivi d’un refroidissement lent.
Nécessité : permettre à l’ acier de reprendre son état stable d’avant un traitement thermique ou
mécanique.

20. Cycle thermique d’un recuit :
● Une phase de chauffage jusqu'à une
température dite de recuit qui dépend du
type de recuit à réaliser.
● Une phase de maintien isotherme à la
température de recuit, on a aussi la
possibilité d’avoir des oscillations autour
de cette température.
Un cycle thermique de recuit comprend trois
phases :
● Une dernière phase de refroidissement très
lent généralement à l'air calme. La vitesse de
refroidissement doit être inférieure à la vitesse
critique de recuit

21. 3. Les types de recuit :
En pratique, on distingue cinq types élémentaires de recuits :
A. Le recuit d’adoucissement.
B. Le recuit de normalisation.
C. Le recuit de détente .
D. Le recuit d’homogénéisation.
E. Le recuit de recristallisation.
Figure 1 : les différents cycles thermiques du recuit

22. A. Le recuit d’adoucissement.
But de traitement: Le recuit d’adoucissement
s’effectue sur les pièces trempées dans le but de faire
disparaître les effets de la trempe. Il permet par la
suite un usinage plus facile.
➔ L’adoucissement est effectué pendant
plusieures heures à une température de 680-
750 °C et suivit par un lent refroidissement..
➔ Dans ce type de recuit, il n’est pas
important dans quel état se trouve la
structure avant l’adoucissement. La
priorité porte seulement sur la
modification de la résistance à la traction,
respectivement de la dureté.
Champ d’application :
● Aciers au carbone ;
● Aciers alliés.

23. Cycle thermique du recuit d’adoucissement

24. B. Le recuit de normalisation.
But du traitement : Le recuit de normalisation consiste en un traitement thermique des
aciers faiblement alliés comportant une austénitisation suivie d’un refroidissement à l’air
calme, permettant en particulier d’affiner le grain.
Ce traitement conduit à des structures ferrite-perlite.
Applications
La normalisation est principalement appliquée aux aciers au carbone faiblement alliés afin de
normaliser leur structure après le forgeage, le laminage à chaud ou la coulée. La dureté obtenue
après la normalisation dépend de l’analyse dimensionnelle de l’acier et de la vitesse de
refroidissement utilisée (environ 100-250 HB).
Champ d’application :
● Aciers à haute teneur en carbone;
● Acier hypereutectoïde;
● Aciers alliés.

25. Cycle thermique du recuit de normalisation

26. C. Le recuit de détente .
But du traitement : Le recuit de détente est appliquée aux produits métalliques afin de
minimiser les contraintes résiduelles dans la structure et réduire les risques de changement
dimensionnel lors des opérations de fabrication ultérieures ou de l’utilisation finale du
composant.
Applications
Le recuit de détente ne modifie pas la structure du matériau et n’affecte pas sa dureté de façon
significative.
Le recuit de détente précédant une nitrocarburation doit être effectué à des températures
supérieures à 600 °C.
Champ d’application :
● Aciers .
● Fontes moulées.

27. Cycle thermique du recuit de détente

28. D. Le recuit d’homogénéisation (diffusion)
But du traitement : Le recuit d’homogénéisation s’applique aux aciers bruts de fonderie pour
lesquels le refroidissement a entraîné une mauvaise répartition des constituants (hétérogénéité). Il a
pour but de réduire cette hétérogénéité.
Il est caractérisé essentiellement par une diffusion accélérée des éléments dans la structure utilisant
notamment une température élevée durant un temps prolongé.
Champ d’application :
● Aciers bruts de coulée;
● Aciers moulés.

29. Cycle thermique du recuit d’homogénéisation

30. E. Le recuit de recristallisation:
But du traitement : C’est un recuit destiné à faire recristalliser un acier pour obtenir un grain plus
fin, après un recuit de stabilisation. On l’utilise également pour régulariser les effets des contraintes
provoquées par la déformation à froid à une température inférieure.
Ce traitement est absolument nécessaire entre chaque opération de déformation importante.
Champ d’application :
● Pièces estampées dans un acier laminé à froid.
● Pièces forgées pour faciliter les opérations ultérieures (rectification ou formage à froid).

31. Cycle thermique du recuit de recristallisation

32. Les exemples de types de recuits qui seront exposés par la suite porteront sur des aciers pour la majorité.

33. Conclusion
Les traitements thermiques constituent une étape
essentielle de la conception d’une pièce .
Ils répondent à l’ensemble des propriétés exigées par les
conditions d’utilisation .

34. Fin
Merci pour votre attention