Trempe et revenu (temprage) : Définition, déroulement et applications pour le traitement thermique de l'acier

La trempe suivie d'un revenu (souvent appelée trempe et revenu ou bonification) est un procédé de traitement thermique destiné à améliorer de manière ciblée la résistance, la ténacité et la capacité de charge des aciers. Il s'agit de l'un des traitements thermiques les plus importants en métallurgie, principalement utilisé pour des pièces hautement sollicitées telles que les vis, les arbres, les boulons, les engrenages ou les axes. Grâce à ce procédé, l'acier obtient une combinaison optimale de dureté et d'élasticité, ce qui lui permet de rester à la fois indeformable et résistant aux meurtrissures et aux chocs.

Trempe et revenu – Définition et explication des termes

Lors de la trempe et du revenu, un acier est d'abord trempé puis revenu afin de régler précisément sa structure microstructurale et ainsi ses propriétés mécaniques. Le processus se compose de deux étapes principales :

• Trempe – Chauffage à la température d'austénitisation (généralement entre 800 et 950 °C) suivi d'un refroidissement rapide (par exemple dans l'huile ou dans l'eau). Cela produit une structure martensitique dure et fragile.
• Revenu – Nouveau chauffage entre 400 et 700 °C et maintien de la température. Cela réduit la fragilité tout en conservant une grande partie de la résistance.

Le résultat est un acier traité offrant une haute résistance à la traction associée à une ductilité (déformabilité) suffisante.

Objectif de la trempe et du revenu

Ce traitement thermique a pour objectif d'adapter les propriétés mécaniques d'une pièce à ses contraintes de fonctionnement. Les améliorations typiques comprennent :

• L'augmentation de la limite d'élasticité et de la résistance à la traction
• L'amélioration de la ténacité et de l'allongement à la rupture
• L'augmentation de la résistance à la fatigue et à l'usure
• Un rapport favorable entre dureté et élasticité

Les composants traités conviennent donc parfaitement aux applications soumises à des charges variables ou dynamiques, comme dans la construction mécanique ou l'industrie automobile.

Aciers adaptés aux procédés de trempe et revenu

Tous les aciers ne peuvent pas subir ce traitement. Il convient principalement aux aciers de bonification non alliés ou faiblement alliés présentant une teneur en carbone comprise entre 0,25 % et 0,6 %. Les matériaux typiques sont :

• C45E (1.1191) – acier de bonification non allié classique
• 42CrMo4 (1.7225) – acier haute résistance, dur et ténace pour la construction mécanique et le secteur automobile
• 34CrNiMo6 (1.6582) – pour arbres, broches et vis fortement sollicités

Déroulement du processus de traitement

• Chauffage à la température d'austénitisation
• Maintien en température pour une pénétration complète de la chaleur
• Trempe (refroidissement rapide) – généralement dans l'huile, l'eau ou des solutions polymères
• Revenu – à la température souhaitée (selon la dureté cible)
• Refroidissement à l'air

En faisant varier la température de revenu, il est possible d'influencer directement le profil des propriétés :

• Température de revenu basse (400–500 °C) : résistance élevée, ténacité plus faible
• Température de revenu élevée (600–700 °C) : ténacité supérieure, dureté plus faible

États de traitement et marquage

Sur les plans techniques ou dans la désignation des matériaux, l'état traité (trempé et revenu) est fréquemment indiqué par une lettre ou un symbole, par exemple :

• +QT (Quenched and Tempered) – désignation internationale pour trempé et revenu
• C45E+QT ou 42CrMo4+QT – signifie que l'acier a été trempé puis revenu

Les valeurs de Rm (résistance à la traction) se situent généralement entre 800 et 1 300 N/mm², selon le matériau et la température de revenu appliquée.

Applications et exemples de pièces traitées par trempe et revenu

Les aciers trempés et revenus sont utilisés partout où les composants sont exposés à des charges variables ou à des chocs, tout en devant conserver leur précision dimensionnelle et leur durabilité :

• Vis à tête hexagonale et vis à embase dans les machines et installations
• Boulons et goupilles cylindriques pour une transmission de force sécurisée
• Clavettes dans les systèmes de transmission de couple
• Axes, accouplements, vilebrequins, engrenages, leviers, outils

Avantages de la trempe et du revenu

• Haute résistance associée à une ténacité suffisante
• Bonne usinabilité à l'état traité
• Combinaison optimisée de dureté et d'élasticité
• Durée de vie accrue des éléments de machines et pièces d'assemblage

La trempe et le revenu expliqués simplement

La trempe et le revenu est un procédé de traitement thermique combinant un refroidissement rapide et une étape de réchauffage (revenu) pour rendre les aciers particulièrement solides, ténaces et résistants. C'est l'une des méthodes les plus importantes en construction mécanique pour optimiser les vis, boulons et pièces de structure fortement sollicitées destinées à un usage professionnel.