Forge et
Coutellerie
par Gérard HEUTTE
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Généralités sur les traitements thermiques
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Les traitements thermiques sont indispensables à la fabrication d'une bonne lame !
Cette page présente quelques informations à connaître avant de voir
en détail les principaux traitements thermiques.
Bases
Le terme "Traitement thermique" désigne des opérations de chauffage
et de refroidissement, contrôlés dans le temps, afin de donner à
l'acier des propriétés adaptées à l'utilisation future.
Les traitements thermique agissent sur la structure macroscopique et l'état
mécanique de l'acier, sans en altérer la composition.
La métallurgie traditionnelle et artisanale fait principalement appel au
refroidissement continu. Les techniques de métallurgie moderne utilisent de plus
en plus de traitements isothermes.
Température et couleur
Lors des chauffes, l'observation de la couleur de l'acier reste un bon indicateur. Pour
que cette méthode soit fiable, il est nécessaire d'observer l'acier dans la
pénombre.
Il faut toutefois noter que l'interprétation des couleurs peut varier d'un individu
à l'autre !
Le tableau ci-dessous est donc donné à titre indicatif...
Depuis l'antiquité, des générations de forgerons ont fabriqué
de remarquables objets avec ces points de repère !
| Température |
Couleur |
Exemple |
| 550 °C |
Brun |
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| 660 °C |
Rouge Foncé |
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| 780 °C |
Rouge |
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| 860 °C |
Orange Rouge |
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| 930 °C |
Orange |
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| 990 °C |
Orange Clair |
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| 1050 °C |
Jaune |
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| 1200 °C |
Blanc |
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Température de Curie et perte de magnétisme
La température de Curie est la température au dessus de laquelle l'acier devient
paramagnétique (c'est à dire que la pièce ne sera pas attirée par un
aimant). La matière est alors dans un
état désordonné en termes de spin magnétique (en non pas de structure
atomique). Pour l'acier cette température est de 770°C.
Cette perte de magnétisme est réversible lorsque la température repasse en
dessous de la température de Curie.
Cette propriété physique constitue un bon point de repère. Pour des aciers
non-alliés avec une teneur en Carbone supérieure à 0.65%, la température
de Curie servira à déterminer la température de trempe (en général
juste au dessus de la température de Curie). En dessous de 0.65% ou
pour les aciers alliés, la température de trempe est supérieure.
Pour les aciers alliés ou avec une teneur en Carbone inférieure à 0.65%, la
température de Curie sera une bonne base, mais il faudra rechauffer la pièce pour
atteindre une température plus élevée. Là, l'expérience
sera utile.
Pour la mise en pratique, il faut choisir un aimant puissant. Il faut également pouvoir
détecter de petites attractions. Personnellement, je suspends mon
aimant au bout d'une ficelle près de la forge. En approchant la pièce, je
peux vérifier la perte de magnétisme de façon assez fine, en observant
les déviations de l'aimant. J'ai ainsi une sensibilité accrue par rapport
à un aimant tenu dans la main tout en évitant le rayonnement thermique !
En cas d'utilisation intense, penser à refroidir l'aimant de temps en temps avec un
peu d'eau froide.
Remettre la pièce au feu quelques instants avant de tremper.
Cycles thermiques
Les traitements thermiques se font via des cycles thermiques. Un cycle thermique est une
combinaison des facteurs température et temps. Autrement dit, c'est une courbe de
température en fonction du temps.
Dans le détail des traitements thermiques, je fournis les cycles typiques. Afin
d'en faciliter l'interprétation, j'utilise les notations suivantes :
> Trait Bleu : Chauffe modérée, typiquement dans un feu de forge ou une forge
à gaz.
> Trait Vert : Palier, maintien à température constante.
> Trait rose : Refroidissement très lent, typiquement dans de la vermiculite, du sable, ou
de la cendre.
> Trait violet : Refroidissement modéré, typiquement dans l'air.
> Trait rouge : Refroidissement rapide, typiquement dans l'eau, l'huile ou le goop.
Voici un exemple de cycle thermique (absolument farfelu !) :
Traitements thermiques
Les traitements thermiques utilisés en coutellerie sont successivement :
> Le Recuit qui
sert à supprimer les contraintes internes.
> Les Normalisations
qui affinent le grain de l'acier.
> La Trempe qui
durcit l'acier, mais le rend fragile.
> Le Revenu qui
supprime beaucoup de la fragilité due à la trempe au détriment
d'un peu de la dureté.
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