Qu’est-ce qu’un four de traitement thermique ?
Un four de traitement thermique est un four qui améliore la structure et les propriétés des métaux par chauffage et refroidissement.
Le traitement thermique comprend la trempe, qui durcit le fer, et le revenu, qui le durcit.
La technologie du traitement thermique a été développée pour rendre les épées japonaises plus dures, plus tranchantes et moins susceptibles de se briser. Les fours de traitement thermique ont commencé à se développer au Japon après la Seconde Guerre mondiale. Avec les progrès technologiques de l’industrie sidérurgique, la technologie de ces fours a également connu de grands changements.
Les fours de traitement thermique comprennent les fours de placage, les fours de cémentation, les fours de brasage et les fours de recuit.
Ils consistent en une combinaison d’un four de chauffage et de refroidissement. La qualité du produit étant affectée, le four de traitement thermique le plus approprié doit être sélectionné en fonction du type de produit et du volume de production.
Utilisations des fours de traitement thermique
Les fours de traitement thermique sont utilisés dans les utilisations suivantes :
1. L’industrie alimentaire
Pendant les saisons chaudes de l’année, le problème des bactéries à l’origine d’intoxications alimentaires est abordé. De nombreuses bactéries sont tuées par le traitement thermique, d’où l’utilisation de ces fours. Dans les usines alimentaires, le matériel de production est stérilisé à environ 130°C pendant 30 minutes.
2. L’industrie automobile
Les fours de traitement thermique sont utilisés comme technologie pour soutenir la grande rigidité des véhicules. Les produits sont traités thermiquement sous un contrôle de température constant dans des fours continus à mailles ou à rouleaux.
Principe des fours de traitement thermique
Les fours de traitement thermique sont utilisés pour la “trempe”, le “revenu” et le “placage” de l’acier. Ils se composent d’une combinaison d’un four de chauffage et d’un four de refroidissement. C’est cette combinaison qui détermine particulièrement la qualité. Les fours de chauffage peuvent être divisés en deux grandes catégories : les “incinérateurs” et les “fours électriques”, dont les caractéristiques sont les suivantes :
1. Les incinérateurs
Les incinérateurs brûlent de la paraffine, de l’huile lourde, du GPL ou du gaz de ville comme combustible.
2. Les fours électriques
Des appareils de chauffage industriels sont utilisés pour augmenter la température du four, tandis que des systèmes à laser, à bobine et à faisceau sont disponibles pour un chauffage précis.
3. Les fours de chauffage
Le contrôle de la température et du temps est important pour garantir une qualité constante du produit dans les fours de chauffage. Elle est donc contrôlée par un enregistreur de température, qui avertit l’opérateur de tout écart par rapport aux conditions de température. Une fois les conditions dépassées, le produit se trouvant dans le four à ce moment-là peut se révéler défectueux.
4. Les fours de refroidissement
Les fours de refroidissement peuvent être “refroidis à l’air”, “refroidis à l’eau”, “refroidis à l’huile” ou “refroidis par le four”. Chacun d’entre eux dispose d’une vitesse de refroidissement différente. Dans le cas du refroidissement par four, les produits sortant du four sont refroidis naturellement sans être touchés, ce qui a pour effet de les recuire.
Structure des fours de traitement thermique
Dans un four de traitement thermique, le traitement thermique est un ensemble de chauffage et de refroidissement. Le processus diffère selon le type d’équipement de traitement thermique.
1. Le type discontinu
Les produits traités sont placés sur des rouleaux, puis dans le four. Après le chauffage et le maintien, les rouleaux sont déchargés et refroidis à l’aide d’un liquide de refroidissement. Ce type de traitement convient aux petites quantités.
2. Le type continu
Le chauffage et le refroidissement sont effectués en continu et peuvent être classés comme intermittents ou purement continus. Dans le cas du type intermittent, les fours de chauffage et de refroidissement sont séparés l’un de l’autre, tandis que le type continu pur est un type intégré. Ils conviennent aux grandes quantités de traitement.
Types de fours de traitement thermique
1. Les fours de forgeage
Les matériaux tels que les barres d’acier sont chauffés à une température appropriée avant d’être forgés pour les rendre plastiques.
2. Les fours de laminage
Les billettes, les brames et les billettes sont chauffées à l’état plastique et laminées en produits tels que les formes, les barres, les fils machine et les plaques en acier.
3. Les fours de normalisation
Ces fours servent à homogénéiser la microstructure de l’acier devenue non uniforme au cours de la coulée ou du forgeage, ainsi qu’à améliorer les propriétés mécaniques et l’usinabilité. Ils ont une capacité de chauffe d’environ 800-900°C et les produits sont ensuite refroidis à l’air.
4. Les fours de recuit
Ils éliminent les contraintes internes produites par l’usinage à froid. Contrairement à la trempe, le produit est chauffé puis refroidi lentement dans le four.
5. Les fours de trempe
Celui-ci durcit l’acier pour lui donner des propriétés d’usure et le trempe dans un bain d’eau ou d’huile après l’avoir chauffé.
6. Les fours de revenu
Les fours de revenu donnent de la ténacité à l’acier qui est devenu cassant pendant la trempe. Ils éliminent ainsi les contraintes résiduelles du processus de trempe pour empêcher la fissuration. L’acier trempé est chauffé à une température inférieure à 700°C et refroidi à l’air.
7. Les fours de cémentation
Ce four durcit la surface de l’acier et lui confère une résistance à l’usure. L’acier est chauffé dans un gaz métamorphique endothermique de cémentation pendant un certain temps. Il est ensuite trempé à une température légèrement supérieure à la température de transformation austénitique afin d’éviter les déformations.
8. Les fours de traitement thermique de l’aluminium
Ils éliminent les déformations causées par l’usinage et le retrait de refroidissement des pièces moulées. Ils garantissent ainsi des propriétés mécaniques adéquates en homogénéisant la microstructure.