Forge et
Coutellerie
par Gérard HEUTTE
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Trempe
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Utilité
La trempe est LE traitement thermique le plus connu. Le refroidissement rapide de l'acier
permet de créer une structure très dure nommée Martensite.
L'acier trempé est beaucoup plus dur que l'acier recuit, mais aussi plus fragile.
La façon de tremper (température, vitesse de refroidissement) dépend
de la composition de l'acier et est très variable de l'un à l'autre.
La trempe consiste à chauffer délicatement, la pièce au dessus de la
température d'auténisation (pour "dissoudre" le carbone et former de
l'austénite). On fige cet état en refroidissant brutalement l'acier. Une
grosse partie de l'austénite se transforme alors en martensite. L'austénite
non transformée est appelée austénite résiduelle.
La plage de température idéale est préconisée par le fabricant
de l'acier. La "trempabilité" peut être fortement modifiée par les
éléments d'alliage. La trempe crée de la martensite, rendant l'acier
très dur. Attention, l'acier est alors cassant et nécessite un revenu.
Le milieu de trempe doit être adapté à l'acier.
Cycle thermique
Voilà schématiquement le cycle thermique de trempe :
Et les différentes phases :
(1) Chauffage
Le chauffage se fera à vitesse modérée.
La température de Trempe (TT sur le graphe) est spécifique à chaque
acier. Elle doit être fournie par le fabricant.
(2) Palier
La température de trempe sera maintenue pendant un court moment, aux alentours
d'une minute et un peu plus pour les pièces massives. Le critère majeur
est d'avoir une température homogène.
Pour les aciers hypereutectoïdes, les carbures ne seront pas forcément dissous,
mais cela ne nuit pas à la qualité du résultat. Les carbures
non-dissous (logés dans les joints de grain) pourraient même éviter
temporairement le grossissement du grain (informations à vérifier).
Pour les aciers alliés, il convient de se reporter à la fiche descriptive du
fournisseur pour connaître les températures appropriées.
(3) Refroidissement
Le refroidissement devra être rapide et adapté à l'acier ! Si le
refroidissement est un peu trop lent, on créera de la Bainite. Si le refroidissement est
trop lent, l'acier repassera sous forme Ferrite / Perlite / Cémentite.
La vitesse de refroidissement est rarement fournie, les fabricants spécifient
plutôt le milieu de trempe conseillé (ce qui est en général suffisant).
Mise en oeuvre
Là encore, un four de trempe peut être très utile (mais pas
indispensable pour la chauffe et le palier.
On chauffera donc l'acier à la température de trempe, puis on le
maintiendra le temps nécessaire (environ une à deux minutes). Cette
opération pourra se faire directement à la forge. Dans une forge
à charbon, on bougera la lame dans le feu pour une chauffe complète
et homogène.
On utilisera pour cela du
charbon de bois de petit calibre (maximum 10x20) afin d'avoir une chaleur la plus
homogène possible.
Ne pas mettre la pièce directement dans un
feu violent. Il faut, au contraire, ne pas la brutaliser. La poser à coté
du feu puis la faire monter progressivement vers 600°C puis un peu plus rapidement
à la bonne température. On commencera avec le tranchant en l'air et
on chauffera d'abord la zone du ricasso.
La perte de magnétisme de la lame est en général un bon
indicateur pour la température de trempe.
En pratique, on peut attacher un aimant au bout d'une corde. S'il
ne dévie plus du tout à l'approche de la lame, la température
est correcte.
Il existe également des stylos avec une encre spéciale qui se
liquéfie à une température précise.
Dès que la lame est à la bonne température, la sortir de la forge
avec des tenailles pour la trempe. On procédera rapidement, mais sans
précipitation. Plonger la lame tranchant en
premier dans le bain de trempe. Faire des mouvements longitudinaux jusqu'à
refroidissement total.
Pour les trempes à l'air, on pourra mettre la lame dans le
flux d'air d'un gros ventilateur.
Voir également la page consacrée aux
milieux de trempe
.
Ci-contre : Trempe au goop.
Il faudra ensuite faire le revenu dès que possible.
Notion de trempabilité
Lors de la trempe, le refroidissement se fait par l'extérieur de la pièce.
En fonction de la composition de l'acier, ce refroidissement se propagera plus
ou moins facilement et donc plus ou moins profondément !
La trempabilité de l'acier est son aptitude à propager la trempe de la surface
externe vers le coeur de la pièce.
Un acier avec une faible trempabilité ne prendra que superficiellement la trempe.
Un acier avec une trempabilité élevée pourra être
trempé en profondeur.
La trempabilité des aciers est améliorée par les éléments
d'alliage, principalement le Chrome et le Nickel.
Notes
> Les risques majeurs lors de la trempe sont les fissures et les déformations. Un
acier se fissure si sa forme présente des points faibles (angles vifs = amorce de
rupture) ou si le milieu de trempe est inadéquat (trop dur). Dans ce cas, la
pièce est bonne pour la poubelle. Les déformations sont
généralement consécutives à un forgeage asymétrique
ou un recuit insuffisant. Certaines déformations sont rattrapables, mais il
existe toujours un risque de casse !
> Toujours vérifier la trempe en passant un coup de lime sur les parties
trempées. La lime doit glisser sans accrocher en produisant un son cristallin.
> A l'issue de la trempe, la lame est très dure, mais aussi très fragile. Une
chute ou une manipulation brutale peut casser la lame !
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