Introduction aux procédés de traitement thermique courants pour les chaînes à rouleaux

Introduction aux procédés de traitement thermique courants pour les chaînes à rouleaux
Dans le processus de fabrication des chaînes à rouleaux, le traitement thermique est une étape clé pour améliorer leurs performances. Grâce à ce traitement, la résistance, la dureté, la résistance à l'usure et la ténacité des chaînes à rouleaux sont considérablement améliorées, prolongeant ainsi leur durée de vie et leur permettant de répondre aux exigences d'utilisation dans diverses conditions de travail complexes. Vous trouverez ci-dessous une présentation détaillée de plusieurs procédés de traitement thermique courants pour les chaînes à rouleaux :

I. Procédé de trempe et de revenu
(I) Trempe
La trempe est un procédé qui consiste à chauffer la chaîne à rouleaux à une température donnée (généralement supérieure à Ac3 ou Ac1), à la maintenir à cette température pendant une durée déterminée, puis à la refroidir rapidement. Ce procédé permet d'obtenir une structure martensitique à haute dureté et haute résistance. Les milieux de trempe couramment utilisés sont l'eau, l'huile et l'eau salée. L'eau, grâce à sa vitesse de refroidissement rapide, convient aux chaînes à rouleaux de forme simple et de petite taille ; l'huile, quant à elle, a une vitesse de refroidissement relativement lente et convient aux chaînes à rouleaux de forme complexe et de grande taille.
(II) Trempe
Le revenu est un procédé consistant à réchauffer une chaîne à rouleaux trempée à une certaine température (généralement inférieure à Ac1), à la maintenir à cette température, puis à la refroidir. Son but est d'éliminer les contraintes internes générées lors de la trempe, d'ajuster la dureté et d'améliorer la ténacité. Selon la température de revenu, on distingue le revenu à basse température (150 °C à 250 °C), le revenu à moyenne température (350 °C à 500 °C) et le revenu à haute température (500 °C à 650 °C). Le revenu à basse température permet d'obtenir une structure martensitique revenue, caractérisée par une dureté élevée et une bonne ténacité ; le revenu à moyenne température permet d'obtenir une structure troostitique revenue, présentant une limite d'élasticité élevée, une bonne plasticité et une bonne ténacité ; le revenu à haute température permet d'obtenir une structure troostitique revenue, offrant de bonnes propriétés mécaniques globales.

2. Procédé de cémentation
La cémentation consiste à faire pénétrer les atomes de carbone dans la surface de la chaîne à rouleaux afin de former une couche cémentée à haute teneur en carbone, améliorant ainsi la dureté superficielle et la résistance à l'usure, tout en préservant la ténacité de l'acier à faible teneur en carbone au cœur de la chaîne. Les procédés de cémentation comprennent la cémentation à l'état solide, la cémentation gazeuse et la cémentation liquide. La cémentation gazeuse est la plus répandue. En exposant la chaîne à rouleaux à une atmosphère de cémentation, les atomes de carbone s'infiltrent dans sa surface à une température et pendant une durée précises. Après cémentation, une trempe et un revenu à basse température sont généralement nécessaires pour améliorer encore la dureté superficielle et la résistance à l'usure.

3. Procédé de nitruration
La nitruration consiste à infiltrer des atomes d'azote à la surface de la chaîne à rouleaux pour former des nitrures, améliorant ainsi la dureté superficielle, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue. Ce procédé comprend la nitruration gazeuse, la nitruration ionique et la nitruration liquide. La nitruration gazeuse consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant de l'azote et, à une température et une durée précises, à permettre aux atomes d'azote de s'infiltrer à sa surface. Après nitruration, la chaîne à rouleaux présente une dureté superficielle élevée, une bonne résistance à l'usure et une faible déformation, ce qui la rend particulièrement adaptée aux chaînes à rouleaux de formes complexes.

4. Procédé de carbonitruration
La carbonitruration consiste à infiltrer simultanément du carbone et de l'azote à la surface de la chaîne à rouleaux pour former des carbonitrures, améliorant ainsi la dureté superficielle, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue. Ce procédé comprend la carbonitruration gazeuse et la carbonitruration liquide. La carbonitruration gazeuse consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant du carbone et de l'azote, et, à une température et une durée précises, à laisser le carbone et l'azote infiltrer simultanément sa surface. Après carbonitruration, la chaîne à rouleaux présente une dureté superficielle élevée, une bonne résistance à l'usure et une excellente résistance au grippage.

5. Procédé de recuit
Le recuit est un procédé qui consiste à chauffer la chaîne à rouleaux à une température donnée (généralement 30 à 50 °C au-dessus de Ac3), à la maintenir à cette température pendant une durée déterminée, puis à la refroidir lentement à une température inférieure à 500 °C dans un four, avant de la laisser refroidir à l'air libre. Ce procédé vise à réduire la dureté, à améliorer la plasticité et la ténacité, et à faciliter l'usinage et les traitements thermiques ultérieurs. Après recuit, la chaîne à rouleaux présente une structure uniforme et une dureté modérée, ce qui améliore ses performances de coupe.

6. Processus de normalisation
La normalisation est un procédé qui consiste à chauffer la chaîne à rouleaux à une température donnée (généralement supérieure à Ac3 ou Acm), à la maintenir à cette température, puis à la sortir du four et à la laisser refroidir à l'air libre. Ce procédé vise à affiner le grain, à uniformiser la structure, à améliorer la dureté et la résistance, ainsi que les performances de coupe. Après normalisation, la chaîne à rouleaux présente une structure uniforme et une dureté modérée, ce qui permet de l'utiliser comme traitement thermique final ou préliminaire.

7. Processus de traitement du vieillissement
Le traitement de vieillissement est un procédé qui consiste à chauffer la chaîne à rouleaux à une température donnée, à la maintenir à cette température pendant une durée déterminée, puis à la refroidir. Son objectif est d'éliminer les contraintes résiduelles, de stabiliser ses dimensions et d'améliorer sa résistance et sa dureté. On distingue deux types de vieillissement : le vieillissement naturel et le vieillissement artificiel. Le vieillissement naturel consiste à laisser la chaîne à rouleaux à température ambiante ou dans des conditions naturelles pendant une période prolongée afin d'éliminer progressivement ses contraintes résiduelles ; le vieillissement artificiel, quant à lui, consiste à chauffer la chaîne à rouleaux à une température plus élevée et à effectuer le traitement de vieillissement sur une durée plus courte.

8. Procédé de trempe superficielle
La trempe superficielle est un procédé qui consiste à chauffer la surface d'une chaîne à rouleaux à une température précise, puis à la refroidir rapidement. Son objectif est d'améliorer la dureté et la résistance à l'usure de la surface, tout en préservant la ténacité du cœur. Parmi les procédés de trempe superficielle, on trouve la trempe par induction, la trempe par flamme et la trempe par contact électrique. La trempe par induction utilise la chaleur générée par le courant induit pour chauffer la surface de la chaîne à rouleaux. Ce procédé présente l'avantage d'une montée en température rapide, d'une trempe de haute qualité et d'une faible déformation.

9. Procédé de renforcement de surface
Le renforcement de surface consiste à former une couche de renforcement aux propriétés spécifiques sur la surface de la chaîne à rouleaux par des méthodes physiques ou chimiques, améliorant ainsi la dureté superficielle, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue. Parmi les procédés de renforcement de surface courants, on peut citer le grenaillage, le laminage et le renforcement par infiltration métallique. Le grenaillage consiste à projeter des billes à grande vitesse sur la surface de la chaîne à rouleaux afin de générer des contraintes résiduelles de compression, améliorant ainsi la résistance à la fatigue. Le laminage consiste à laminer la surface de la chaîne à rouleaux afin de provoquer une déformation plastique, améliorant ainsi la dureté superficielle et la résistance à l'usure.

10. Procédé de boruration
Le boruration consiste à infiltrer des atomes de bore à la surface de la chaîne à rouleaux pour former des borures, améliorant ainsi la dureté superficielle et la résistance à l'usure. Les procédés de boruration comprennent la boruration gazeuse et la boruration liquide. La boruration gazeuse consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant du bore et, à une température et une durée précises, à laisser les atomes de bore s'infiltrer à sa surface. Après boruration, la chaîne à rouleaux présente une dureté superficielle élevée, une bonne résistance à l'usure et une bonne résistance au grippage.

11. Procédé de traitement thermique de trempe secondaire composite
Le traitement thermique par trempe secondaire composée est un procédé de traitement thermique avancé qui améliore considérablement les performances des chaînes à rouleaux grâce à deux étapes de trempe et de revenu. Ce procédé comprend généralement les étapes suivantes :
(I) Première trempe
La chaîne à rouleaux est chauffée à une température plus élevée (généralement supérieure à la température de trempe classique) afin d'austénitifier complètement sa structure interne, puis refroidie rapidement pour former une structure martensitique. Cette étape vise à améliorer la dureté et la résistance de la chaîne.
(II) Premier trempage
Après une première trempe, la chaîne à rouleaux est chauffée à une température moyenne (généralement entre 300 °C et 500 °C), maintenue à cette température pendant un certain temps, puis refroidie. Cette étape vise à éliminer les contraintes internes générées lors de la trempe, tout en ajustant la dureté et en améliorant la ténacité.
(III) Seconde trempe
Après un premier revenu, la chaîne à rouleaux est chauffée une seconde fois à une température plus élevée, mais légèrement inférieure à celle de la première trempe, puis refroidie rapidement. Cette étape vise à affiner la structure martensitique et à améliorer la dureté et la résistance à l'usure de la chaîne.
(IV) Seconde trempe
Après la seconde trempe, la chaîne à rouleaux est chauffée à une température plus basse (généralement entre 150 °C et 250 °C), maintenue à cette température pendant un certain temps, puis refroidie. Cette étape vise à éliminer davantage les contraintes internes, à stabiliser les dimensions et à maintenir une dureté et une résistance à l'usure élevées.

12. Procédé de cémentation liquide
La cémentation liquide est un procédé spécial qui permet aux atomes de carbone de pénétrer la surface par immersion de la chaîne à rouleaux dans un milieu de cémentation liquide. Ce procédé présente l'avantage d'une cémentation rapide, d'une couche de cémentation uniforme et d'une bonne maîtrise. Il convient aux chaînes à rouleaux de formes complexes et aux exigences de haute précision dimensionnelle. Après cémentation liquide, une trempe et un revenu à basse température sont généralement nécessaires pour améliorer la dureté superficielle et la résistance à l'usure.

13. Procédé de durcissement
Le durcissement consiste à améliorer la dureté et la résistance à l'usure en optimisant la structure interne de la chaîne à rouleaux. Les étapes spécifiques sont les suivantes :
(I) Chauffage
La chaîne à rouleaux est chauffée à la température de durcissement afin de dissoudre et de diffuser des éléments tels que le carbone et l'azote présents dans la chaîne.
(ii) Isolation
Après avoir atteint la température de durcissement, maintenir un certain temps d'isolation pour permettre aux éléments de se diffuser uniformément et de former une solution solide.
(iii) Refroidissement
Refroidissez rapidement la chaîne ; la solution solide formera une structure à grains fins, améliorant ainsi la dureté et la résistance à l’usure.

14. Procédé d'infiltration métallique
Le procédé d'infiltration métallique consiste à incorporer des éléments métalliques à la surface de la chaîne à rouleaux afin de former des composés métalliques, améliorant ainsi la dureté superficielle et la résistance à l'usure. Parmi les procédés d'infiltration métallique courants, on trouve la chromisation et l'infiltration au vanadium. Le procédé de chromisation consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant du chrome ; à une température et pendant une durée déterminées, les atomes de chrome s'infiltrent à la surface pour former des composés de chrome, améliorant ainsi la dureté superficielle et la résistance à l'usure.

15. Procédé d'aluminisation
Le procédé d'aluminisation consiste à imprégner la surface de la chaîne à rouleaux d'atomes d'aluminium pour former des composés d'aluminium, améliorant ainsi sa résistance à l'oxydation et à la corrosion. Il existe deux procédés d'aluminisation : l'aluminisation gazeuse et l'aluminisation liquide. L'aluminisation gazeuse consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant de l'aluminium ; à une température et pendant une durée déterminées, les atomes d'aluminium imprègnent sa surface. Après imprégnation, la surface de la chaîne présente une excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion, et convient à une utilisation dans des environnements corrosifs et à haute température.

16. Procédé d'infiltration du cuivre
Le procédé d'infiltration du cuivre consiste à incorporer des atomes de cuivre à la surface de la chaîne à rouleaux pour former des composés de cuivre, améliorant ainsi sa résistance à l'usure et sa résistance au grippage. Ce procédé comprend l'infiltration de cuivre gazeux et l'infiltration de cuivre liquide. L'infiltration de cuivre gazeux consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant du cuivre ; à une température et pendant une durée déterminées, les atomes de cuivre s'infiltrent à sa surface. Après infiltration, la surface de la chaîne présente une excellente résistance à l'usure et une grande résistance au grippage, la rendant adaptée à une utilisation à haute vitesse et sous forte charge.

17. Procédé d'infiltration du titane
Le procédé d'infiltration de titane consiste à imprégner la surface de la chaîne à rouleaux d'atomes de titane afin de former des composés de titane, améliorant ainsi la dureté superficielle et la résistance à l'usure. Ce procédé comprend l'infiltration de titane gazeux et l'infiltration de titane liquide. L'infiltration de titane gazeux consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant du titane ; à une température et pendant une durée déterminées, les atomes de titane s'infiltrent dans sa surface. Après infiltration, la surface de la chaîne à rouleaux présente une dureté et une résistance à l'usure élevées, et convient aux environnements de travail exigeant une dureté et une résistance à l'usure élevées.

18. Procédé de cobaltisation
Le procédé de cobaltage consiste à infiltrer des atomes de cobalt à la surface de la chaîne à rouleaux pour former des composés de cobalt, améliorant ainsi la dureté et la résistance à l'usure de la surface. Ce procédé comprend le cobaltage gazeux et le cobaltage liquide. Le cobaltage gazeux consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant du cobalt ; à une température et pendant une durée précises, les atomes de cobalt s'infiltrent à sa surface. Après cobaltage, la surface de la chaîne à rouleaux présente une dureté et une résistance à l'usure élevées, et convient aux environnements de travail exigeant une dureté et une résistance à l'usure élevées.

19. Procédé de zirconisation
Le procédé de zirconisation consiste à infiltrer des atomes de zirconium à la surface de la chaîne à rouleaux pour former des composés de zirconium, améliorant ainsi sa dureté et sa résistance à l'usure. Ce procédé comprend la zirconisation gazeuse et la zirconisation liquide. La zirconisation gazeuse consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant du zirconium ; à une température et pendant une durée précises, les atomes de zirconium s'infiltrent à sa surface. Après zirconisation, la surface de la chaîne à rouleaux présente une dureté et une résistance à l'usure élevées, et convient aux environnements de travail exigeant une dureté et une résistance à l'usure élevées.

20. Procédé d'infiltration du molybdène
Le procédé d'infiltration au molybdène consiste à imprégner la surface de la chaîne à rouleaux d'atomes de molybdène afin de former des composés de molybdène, améliorant ainsi sa dureté et sa résistance à l'usure. Ce procédé comprend l'infiltration au molybdène gazeux et l'infiltration au molybdène liquide. L'infiltration au molybdène gazeux consiste à placer la chaîne à rouleaux dans une atmosphère contenant du molybdène et, à une température et une durée précises, à laisser les atomes de molybdène imprégner sa surface. Après infiltration, la surface de la chaîne présente une dureté et une résistance à l'usure élevées, la rendant adaptée aux conditions de travail exigeant une dureté et une résistance à l'usure élevées.