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Trempe de l’acier : quelles innovations au service de l’industrie ?

La trempe de l'acier fait partie des traitements thermiques des métaux les plus répandus. Employée depuis l’Antiquité, cette technique a connu de nombreuses évolutions et ne consiste plus seulement à plonger une pièce brûlante dans l’eau ou l’huile froide. Il existe aujourd’hui plusieurs méthodes de trempe d’acier, la plus récente se basant sur la technologie du vide et l’utilisation d’un gaz pressurisé.
 

Apparition de la technique de trempe

Historiquement, les forgerons travaillaient les pièces métalliques sur le feu pour agir sur leur forme ou les affûter, avant de les plonger dans l’eau ou l’huile. Ce refroidissement brutal permettait de les figer instantanément, d’où l’appellation « trempe ». 

Cette technique de traitement des métaux, utilisée depuis des siècles, consiste donc à agir sur les propriétés physiques et chimiques d’une pièce métallique en la chauffant, puis en la refroidissant plus ou moins rapidement. Le temps de chauffe, de maintien et de refroidissement, les températures employées et l’atmosphère ambiante peuvent toutefois considérablement impacter les propriétés finales de la pièce. Plusieurs techniques de trempe ont donc vu le jour au cours de l’histoire. 
 

Fonctionnement de la trempe sous vide de l’acier

Le cycle de traitement des métaux comporte donc trois phases et trois facteurs déterminants : la durée de chaque phase (chauffe, maintien et refroidissement), les températures et l’atmosphère. S’il demeure assez facile d’agir sur les deux premiers, travailler sur  le milieu dans lequel l’acier est plongé se révèle plus compliqué. 

Depuis une vingtaine d’années, le traitement sous vide connaît un succès grandissant dans le milieu industriel. Réalisée dans des fours spéciaux, cette technique consiste à chauffer et maintenir l’acier à température d’austénitisation (qui confère au métal la structure métallurgique souhaitée) en évitant tout contact avec l’air ambiant. La phase de refroidissement s’opère en milieu neutre, avec du gaz pressurisé ou de l’huile. 

L’objectif premier de la trempe sous vide consiste à supprimer tous les risques liés à l’interaction entre le métal et l’air ambiant à haute température tels que l’oxydation, la décarburation ou la surcarburation. Cette méthode s’avère très utilisée dans le secteur de la mécanique de précision, de l’aéronautique, du médical ou encore de l’automobile.
 

Refroidissement au gaz : la solution écologique d’avenir

La trempe sous vide suivie d’un refroidissement au gaz présente plusieurs avantages, à commencer par la diminution des déformations de la pièce finale. On observe également, grâce à cette technique, moins de surépaisseur de matière. 

Enfin, l’un des principaux intérêts du refroidissement au gaz reste la propreté finale des pièces. Contrairement à un refroidissement à l’huile, celles-ci se révèlent alors parfaitement propres, plus besoin de lavage ou de microsablage. Par ailleurs, dans le cas du refroidissement au gaz pressurisé, cette méthode comporte aussi un atout écologique. 

En effet, les fours dédiés à la trempe sous vide chauffent en utilisant l’électricité et non le gaz, ce qui participe à en faire une industrie décarbonnée. De plus, l'huile de trempe, qui reste un produit pétrolier, est souvent remplacée par de l'azote, un gaz présent en grande quantité dans l'atmosphère. Il peut également s’agir de mélanges azote – hydrogène, argon, hélium ou autres. 

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