Contenu
Le métal est connu pour être une substance dure qui peut résister à beaucoup d'usure, mais il n'a peut-être pas commencé comme ça. De nombreux types de métaux ont subi le processus de durcissement afin de les adapter au travail qu’ils doivent accomplir. Il existe différents types de durcissements qui, grâce à des processus complexes de chauffage et de refroidissement, aident à rendre les métaux durs, durables et faciles à travailler.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Chaque processus de durcissement des métaux comprend trois étapes principales: le chauffage, le trempage et le refroidissement du métal. Certains types courants de durcissement comprennent le durcissement par contrainte, le renforcement en solution solide, le durcissement par précipitation, la trempe et le revenu.
Réchauffer
Bien que les ingénieurs et les ouvriers métallurgistes aient mis au point différents types de durcissement en fonction du type de métal et des résultats qu’ils souhaitent obtenir, chaque type implique trois éléments de base: chauffer le métal, le tremper puis le refroidir.
Lors de la première étape du traitement thermique, les ouvriers métallurgistes chauffent le matériau, souvent à des températures extrêmement élevées. Parfois, ils le font pour modifier la composition physique ou chimique du métal, souvent pour le rendre plus facile à manipuler et à utiliser. Par exemple, lorsque certains métaux sont exposés à des températures supérieures à 1 000 degrés Fahrenheit, leur structure interne change. Cela peut être temporaire, afin que les ouvriers métallurgistes puissent changer de forme, puis le ramener à son état initial. Dans d'autres métaux, le changement est permanent. Parfois, cette structure interne devient plus forte et plus dure, ce qui en fait un meilleur matériau à utiliser dans quelque chose qui nécessite de la force, comme la construction d'un gratte-ciel. D'autres fois, le traitement thermique est utilisé pour augmenter la ductilité d'un métal. Les métaux ayant une ductilité élevée sont capables de résister aux forces qui les sollicitent des deux côtés. C'est une qualité importante pour les métaux tels que le cuivre, qui doit être tiré dans de minces bandes de fil de cuivre, ou l'or, qui est souvent tiré dans de fins brins pour fabriquer des bijoux.
Trempage et refroidissement
La deuxième partie du processus consiste à tremper le métal. Bien que le mot "trempage" puisse vous faire penser à la façon dont vous trempez un chien dans un bain après une course dans une arrière-cour boueuse, plonger dans le processus de durcissement des métaux est un peu différent. Un métal n’est pas trempé dans une baignoire remplie d’une substance liquide. Dans ce cas, le trempage consiste plutôt à s'assurer qu'une fois que le métal a atteint la température souhaitée pendant le processus de chauffage, il «trempe» dans cette chaleur. Le timing est différent pour tous les types de durcissement, mais en général, un ouvrier métallurgiste doit s'assurer que toutes les pièces de métal atteignent les bonnes températures pendant un laps de temps déterminé.
La troisième et dernière étape du processus de durcissement est le refroidissement. Une fois que le métal a été chauffé et laissé tremper dans cette chaleur, le métal doit être refroidi. Parfois, les métaux retrouvent leur structure chimique ou physique d'origine après ce processus. D'autres fois, les métallurgistes veillent à ce que les métaux soient définitivement altérés.
Types de durcissement des métaux
Il existe plusieurs types de processus de durcissement des métaux, en fonction du type de métal utilisé par les travailleurs et du matériau qu'ils souhaitent transformer.
L'une des plus courantes est la transformation martensitique, également appelée trempe et revenu. Le durcissement de l'acier est un processus complexe et les ouvriers métallurgistes doivent veiller à effectuer chaque étape correctement. Premièrement, ils doivent chauffer l’acier à une température extrême. Ensuite, la structure cristalline à l'intérieur de l'acier change pour permettre à davantage de carbone d'être dissous. À ce stade, le métal doit être trempé ou refroidi suffisamment rapidement pour que le carbone n’ait pas le temps de former d’autres matériaux indésirables dans le métal. Le refroidissement rapide le maintient dans un état durci, ce qui en fait un matériau plus résistant, mieux adapté pour résister à l'usure et aux déchirures. Les différents états traversés au cours du processus sont appelés austénite et martensite, et une ressource de trempe et de martèlement peut vous donner plus d'informations sur le processus.
D'autres types de procédés de durcissement comprennent la cémentation, le recuit et la durcissement par précipitation. Chacun travaille de différentes manières pour rendre les métaux plus durables, ductiles, résistants ou malléables, afin d'aider les ingénieurs à les utiliser de différentes manières. Tout autour du monde, vous avez toutes sortes de métaux et il y a des chances qu'un ouvrier métallurgiste ait utilisé un procédé de durcissement pour les rendre dans l'état où ils se trouvent aujourd'hui.