Le recuit est un processus de traitement thermique dans lequel l'acier rond forgé est chauffé à une température spécifiée, généralement inférieure à sa température critique, puis refroidi lentement, généralement dans un four. L'objectif principal du recuit est d'adoucir l'acier, le rendant ainsi plus exploitable pour les opérations ultérieures d'usinage ou de formage. Lors du recuit, les contraintes internes induites lors du forgeage sont relâchées et la structure des grains de l'acier est affinée. Ce processus entraîne une dureté réduite et une ductilité accrue, améliorant ainsi la capacité de l'acier à subir une déformation plastique sans se fracturer. De plus, le recuit améliore l’uniformité de la microstructure de l’acier, ce qui contribue à des performances plus prévisibles et cohérentes dans son application finale.
La trempe est un processus de traitement thermique critique qui consiste à chauffer l'acier rond forgé à une température élevée, généralement au-dessus de sa température critique, puis à le refroidir rapidement dans un milieu de trempe tel que de l'eau, de l'huile ou des solutions de polymères. Le refroidissement rapide transforme la microstructure de l'acier, généralement en martensite, une phase dure et cassante caractérisée par une structure en forme d'aiguille. Cette transformation augmente considérablement la dureté et la résistance à la traction de l'acier. Cependant, la trempe introduit également des contraintes internes importantes dues aux vitesses de refroidissement différentielles au sein de l'acier, qui peuvent conduire à des déformations ou des fissures si elles ne sont pas correctement gérées. Le choix du milieu de trempe et la vitesse de refroidissement sont des facteurs cruciaux pour atteindre l’équilibre souhaité entre dureté et ténacité.
Le revenu est effectué après trempe pour atténuer la fragilité induite par la transformation martensitique. Dans ce processus, l'acier trempé est réchauffé à une température inférieure à sa température critique et maintenu à cette température pendant une période spécifique avant de le refroidir à température ambiante. La température et la durée du revenu sont soigneusement contrôlées pour obtenir les propriétés mécaniques souhaitées. La trempe réduit légèrement la dureté de l'acier tout en améliorant considérablement sa ténacité, ce qui rend l'acier moins sujet à la fissuration sous l'impact ou la contrainte. Le procédé soulage également certaines des contraintes internes induites lors de la trempe, stabilisant ainsi la microstructure de l'acier et améliorant sa stabilité dimensionnelle.
La normalisation consiste à chauffer l'acier rond forgé à une température légèrement supérieure à sa température critique (généralement 850°C à 950°C), puis à le laisser refroidir à l'air. Ce processus vise à affiner la structure du grain de l’acier, à améliorer son uniformité et ses propriétés mécaniques telles que la résistance et la ténacité. Contrairement à la trempe, la normalisation ne produit pas une dureté extrême mais fournit une microstructure plus uniforme et équilibrée, ce qui la rend adaptée aux applications où une combinaison de résistance et de ductilité est requise.
Pour les applications nécessitant une surface dure et résistante à l'usure tout en conservant un noyau résistant, des techniques de cémentation telles que la carburation, la nitruration ou la carbonitruration sont utilisées. Ces processus impliquent la diffusion de carbone ou d'azote dans la couche superficielle de l'acier rond forgé pour augmenter la dureté de la surface. La cémentation, par exemple, consiste à chauffer l'acier dans un environnement riche en carbone, tandis que la nitruration introduit de l'azote. Le durcissement de la surface améliore la résistance à l'usure et à la fatigue, tandis que le noyau reste relativement plus souple et plus ductile, offrant une bonne combinaison de caractéristiques de performance.
