Qu'est-ce que le recuit de sphéroïdisation ?

Le recuit sphéroïdal est un procédé spécifique Traitement thermique Procédé principalement utilisé pour les aciers eutectoïdes, les aciers hypereutectoïdes et les aciers à outils alliés. Son objectif est de réduire la dureté, d'améliorer la plasticité et la ténacité, d'optimiser l'aptitude à la coupe et de préparer la microstructure en vue d'une trempe ultérieure. Voici une explication détaillée du recuit de sphéroïdisation :

Définition du recuit de sphéroïdisation
Le recuit de sphéroïdisation est un procédé de recuit visant à sphéroïdiser les carbures (principalement des carbures tels que Fe-C) présents dans l'acier. En chauffant l'acier à une température spécifique, en la maintenant pendant un certain temps, puis en le refroidissant lentement, les carbures se transforment de particules lamellaires ou en réseaux en particules sphériques ou granulaires, uniformément réparties dans la matrice de ferrite, formant une structure semblable à la perlite granulaire : la structure sphéroïdisée.

Le processus de recuit de sphéroïdisation est approximativement le suivant :

Chauffage : Chauffer l’acier à une température comprise entre 20 et 30 °C au-dessus de Ac1 (température à laquelle l’austénite commence à se transformer) (également appelée température légèrement supérieure à AC1). Le choix de cette plage de température vise à garantir la dissolution complète des carbures dans l’austénite sans provoquer une croissance excessive des grains.
Isolation : Maintenir à la température de chauffage pendant un certain temps afin de laisser suffisamment de temps aux carbures pour se dissoudre et se redistribuer.
Refroidissement : Refroidir ensuite lentement (sans dépasser 50 °C par heure) jusqu’à une température légèrement inférieure à Ac1, et maintenir cette température pendant le temps nécessaire à la transformation complète des tissus. Enfin, poursuivre le refroidissement lentement jusqu’à une température plus basse (entre 500 et 600 °C), puis retirer du bain-marie. Four et l'air est frais.

Les principaux types de recuit de sphéroïdisation
Selon la nuance d'acier et le but du recuit, le recuit de sphéroïdisation peut être divisé en plusieurs types :

Recuit de sphéroïdisation ordinaire : convient aux aciers à outils au carbone proches de la composition eutectique, chauffés à 730-740 °C pendant un temps d’isolation suffisant, puis refroidis lentement à 650 °C à une vitesse inférieure à 20 °C/h avant d’être retirés du four.
Recuit de sphéroïdisation périodique (recuit cyclique) : des cycles de chauffage et de refroidissement sont effectués de manière répétée à une température proche du point A, généralement pendant 3 à 4 cycles, afin de sphéroïdiser les carbures par dissolution et précipitation répétées de lamelles de perlite. Convient aux aciers présentant une perlite fortement lamellaire.
Recuit de sphéroïdisation isotherme : chauffer à 800 ± 10 °C, maintenir cette température, puis refroidir rapidement à 700 ± 10 °C (proche de l’état Al) et la maintenir plus longtemps. Ensuite, refroidir à 600 °C à une vitesse de 30 à 50 °C/h et retirer du four. Ce procédé est couramment utilisé pour l’acier à roulements.
Recuit de sphéroïdisation par déformation : Combinaison de la déformation plastique avec le processus de recuit de sphéroïdisation pour accélérer le processus de sphéroïdisation des carbures par l'action de la déformation plastique.

La structure sphéroïdisée obtenue après recuit de sphéroïdisation présente les caractéristiques et effets suivants :

Réduction de la dureté : Le tissu sphéroïdal a une dureté inférieure à celle du tissu en forme de feuille, ce qui est avantageux pour le processus de découpe.
Amélioration de la plasticité et de la ténacité : La structure sphéroïdale présente une meilleure plasticité et une meilleure ténacité que la structure en feuille, ce qui est avantageux pour les procédés de déformation à froid tels que l’étirage à froid et l’estampage à froid.
Amélioration des performances de coupe : lors de la coupe de pièces à structure sphéroïdisée, l’outil peut éviter de couper des carbures durs et cassants et traverser des ferrites tendres, prolongeant ainsi la durée de vie de l’outil.
Préparation à la trempe : La microstructure après recuit de sphéroïdisation est plus propice au traitement de trempe ultérieur, ce qui peut réduire la tendance à la déformation et à la fissuration lors de la trempe.

En résumé, le recuit de sphéroïdisation est un procédé de traitement thermique important qui vise à réduire la dureté, à améliorer la plasticité et la ténacité, et à améliorer les performances de coupe en modifiant la morphologie et la distribution des carbures dans l'acier.