Construction mécanique - matériaux et traitements thermiques
Les matériaux et traitements thermiques portent sur la relation entre composition, microstructure et propriétés : aciers, fontes, alliages, trempe, revenu, recuit et traitements de surface. L’épreuve demande de choisir un matériau et un traitement adaptés à une pièce.
Bases métallurgiques
- Un acier est un alliage fer-carbone dont la teneur en carbone est généralement inférieure à 2,1 % ; la fonte dépasse cette limite.
- À l’état recuit, un acier hypoeutectoïde contient ferrite et perlite ; un acier eutectoïde (environ 0,8 % C) est perlitique ; un hypereutectoïde contient de la cémentite.
- La trempe crée la martensite par refroidissement rapide ; elle augmente la dureté mais fragilise.
- Le revenu, après trempe, réduit les contraintes et ajuste dureté/ténacité ; le recuit adoucit et restaure la ductilité.
- La cémentation enrichit la surface en carbone ; la nitruration diffuse de l’azote ; ces traitements améliorent la dureté superficielle.
Exemple raisonné
Un arbre en acier C45 (0,45 % C) doit être résistant en surface et tenace au cœur. On l’austénitise, on le trempe, puis on le revient. La trempe seule donnerait une martensite dure mais fragile ; le revenu diminue la dureté et augmente la résilience. Un traitement de cémentation serait envisagé si l’on voulait un cœur tenace et une peau très dure.
Pièges à éviter
Confondre trempe et recuit ; oublier le revenu après trempe ; croire que la cémentation durcit tout le volume ; négliger la trempabilité. Une dureté élevée n’est pas toujours un bon critère : la pièce peut casser.