Qu’est-ce que le recuit ?
Le recuit est un type de traitement thermique utilisé pour éliminer les tensions internes qui se produisent lorsque les métaux sont durcis.
Le recuit peut ramollir le matériau et améliorer sa ductilité, ce qui le rend plus facile à traiter dans les processus ultérieurs.
Le recuit fait généralement référence à un recuit complet, mais il existe également d’autres types de recuit. Selon le matériau, le recuit est complété par un chauffage à une température appropriée et un refroidissement lent. Ce traitement thermique est le contraire de la trempe, qui durcit le matériau.
Utilisations du recuit
La trempe est souvent utilisée pour les produits coupés, forgés ou pressés. Les pièces automobiles en sont un exemple typique. Le recuit a pour but de faciliter le découpage, le forgeage et l’emboutissage dans les processus ultérieurs.
Sans recuit, la structure des métaux et autres matériaux n’est pas uniforme, ce qui peut entraîner des déformations ou, dans le pire des cas, une destruction lors du processus d’usinage ultérieur. Le recuit des métaux est un processus par lequel la structure cristalline perturbée par la trempe ou l’usinage est rétablie par chauffage et refroidissement lent.
De même, dans les semi-conducteurs, différents éléments tels que l’arsenic ou le phosphore sont injectés dans des substrats de silicium pour restaurer la structure cristalline brisée, et le traitement thermique peut générer des liaisons entre les éléments dopés et les atomes de silicium ou entre les atomes de silicium.
Principe du recuit
L’objectif du recuit diffère entre le traitement des métaux et celui des semi-conducteurs. Lors du traitement des métaux, l’objectif est de ramollir le matériau et d’uniformiser la structure.
Dans le cas des semi-conducteurs, en revanche, l’objectif est de restaurer la structure cristalline brisée.
1. Le recuit des métaux
Le type de recuit le plus courant pour les métaux est appelé “recuit complet”. Il s’agit d’une technique qui consiste à chauffer le matériau jusqu’à la couche cristalline homogène, la phase austénitique, puis à le refroidir progressivement en éteignant le système de chauffage.
Le recuit complet améliore l’ouvrabilité et supprime les tensions internes.
2. Le recuit dans les semi-conducteurs
Les liaisons brisées dans les cristaux semi-conducteurs peuvent être rétablies par l’application de chaleur. La raison en est que les atomes en position désordonnée peuvent être déplacés vers leurs positions correctes, les points du réseau, par l’application de la chaleur.
Types de recuit
Les types de recuit suivants sont disponibles et doivent être utilisés en fonction de l’application souhaitée.
1. Recuit isotherme
Cette méthode convient pour adoucir des matériaux tels que l’acier à outils, l’acier allié et l’acier fortement allié. Elle implique un processus de refroidissement au cours duquel le matériau est fixé à une certaine température. Elle se caractérise par un temps de travail plus court que le recuit complet.
2. Recuit de diffusion (homogénéisation)
Le recuit de diffusion vise à éliminer la ségrégation élémentaire. Des oligo-éléments tels que le carbone sont ajoutés aux matériaux en acier pour obtenir les propriétés requises, mais ces éléments sont fortement ségrégués dans les matériaux en acier immédiatement après la solidification, par exemple après le soudage.
Le recuit de diffusion diffuse les éléments en chauffant le matériau pour rendre la composition uniforme.
3. Recuit de sphéroïdisation
Cette méthode est utilisée lorsque la concentration en carbone de l’acier est élevée. Dans ces aciers, la cémentite est stratifiée ou réticulée, ce qui ne permet pas une bonne ouvrabilité. Le recuit de l’acier dans cet état permet de rendre la cémentite sphérique et de la disperser uniformément dans le matériau, ce qui améliore la maniabilité.
4. Recuit de détente
Après le traitement thermique, l’usinage et le soudage, il existe toujours des contraintes résiduelles à l’intérieur des matériaux métalliques. Si les contraintes résiduelles ne sont pas contrôlées, la déformation du matériau se produit lorsque la contrainte résiduelle est relâchée pour une raison quelconque.
Afin d’éliminer la déformation qui est à l’origine de la contrainte interne, le matériau est lentement chauffé jusqu’à une certaine température, puis lentement refroidi afin d’éviter toute déformation.