Gaz pour le traitement thermique - Air Liquide

Comment choisir le bon fluide de trempe ?

Le fluide de trempe doit être adapté en fonction du résultat souhaité et du type de matériau traité. Il dépend également du four utilisé, du type de traitement thermique et de la vitesse de trempe.

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Après la phase de chauffe et de maintien en température, l'acier doit être refroidi de manière accélérée mais contrôlée. L'étape de trempe de l’acier est obtenue en immergeant la pièce métallique, encore à température élevée, dans un fluide froid qui peut être un gaz, de l’air, des bains de polymères liquides, des huiles ou des bains de sel fondu. La trempe a comme objectif l'augmentation de la dureté des couches superficielles du métal. Elle stabilise la structure cristalline de la surface et réduit les contraintes résiduelles dans la pièce. Le fluide de trempe doit être adapté en fonction du résultat souhaité et du type de matériau traité. Il dépend aussi du four utilisé, du type de traitement thermique et de la vitesse de trempe (rapide ou douce).

Trempe à l’huile, sel fondu et polymères

Selon les caractéristiques voulues pour le refroidissement, il existe différents types de trempes :

La trempe en bains d’huile assure un refroidissement contrôlé, adaptable selon la nature de l’huile, et une uniformité de température sur toute la pièce. Pour cela, elle est largement répandue. Malgré tout, la trempe en bains d’huile présente plusieurs inconvénients. En effet, son utilisation implique des risques pour la santé et pour la sécurité (vapeur d'huile, risque d’inflammabilité). Les huiles en fin de vie doivent être traitées par des centres spécialisés pour répondre aux exigences de la réglementation locale.
La trempe en bain de sel (mélanges de nitrate de potassium avec des nitrates ou nitrites de sodium) produit un refroidissement très contrôlé et précis, et des pièces avec une grande résistance à l'usure. Les inconvénients, en plus des risques d'oxydation de la pièce après trempe, sont liés à la sécurité et à la gestion des bains de sel usagés qui doivent être éliminés par des sociétés agrémentées pour répondre aux exigences de la réglementation locale.
La trempe en émulsion eau-polymères peut être superficielle ou en profondeur et la vitesse de refroidissement s’ajuste selon la concentration des polymères dans l’eau. Les désavantages des polymères sont le risque d’inflammabilité et le vieillissement rapide. Leur efficacité doit être mesurée et surveillée et les bains en fin de vie doivent être traités dans des centres agréés pour répondre aux exigences de la réglementation locale.

Il est fortement indiqué de porter des équipements de protection individuelle adéquats si l’on travaille avec ces fluides. Des cycles de nettoyage de pièces sont indispensables pour éliminer les traces de fluides, d’huile résiduelle et de gras .

Trempe au gaz

Des nouvelles solutions, comme la trempe gaz à haute pression, peuvent avantageusement remplacer les solutions classiques listées ci-dessus. La trempe gaz est réalisée dans des enceintes ou des fours qui peuvent résister à plusieurs dizaines de bars, avec des gaz neutres, parfois enrichis en hydrogène. La nature du gaz (argon, azote ou autre mélanges) et les cycles de pression déterminent la vitesse de refroidissement. Le résultat est de qualité optimale, les pièces sont propres, le traitement ne présente pas d'inconvénients de toxicité ou de sécurité et l’impact environnemental en est réduit. Cette solution présente comme inconvénients des plages de refroidissement plus petites et un investissement initial plus onéreux, qui néanmoins est avantageux vis à vis de la qualité élevée des produits finaux, de la gestion du gaz de trempe par rapport à un fluide classique.

Les experts Air Liquide sont disponibles pour vous donner les meilleurs conseils afin de choisir l’application la plus adaptée à vos besoins et à vos critères.

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