Comment durcir l'acier - une expérience visuelle

L'acier connu de tous est un alliage de fer et de carbone. Le fer pur est malléable et doux, sa portée est limitée. Une variété de produits en acier et de produits en acier modifient considérablement la dureté et la ductilité au cours de divers traitements thermiques:

• La trempe de l'acier consiste à chauffer à des températures élevées et à refroidir rapidement à l'huile ou à l'eau. Il en résulte un acier fort mais fragile.
• La trempe de l'acier est le processus opposé, caractérisé par un refroidissement lent après chauffage.

Un durcissement et une trempe appropriés du produit en acier vous permettent d’obtenir un "compromis" ou un matériau de résistance et de dureté accrues. Le traitement thermique permet à l’acier de se plier avant de casser et de ne pas casser d’une manière fragile, ce qui peut être utile dans de nombreux produits.
L'acier a des composants d'alliage, une composition différente amène le fait que les alliages peuvent nécessiter des temps de chauffage et des températures différentes. Ainsi que diverses méthodes (vitesse) de refroidissement.

Matériel et équipement

Pour mener des expériences de trempe de l'acier, il faut:

• brûleur à gaz ou chalumeau;
• deux tiges en acier de qualité 1040 (contrepartie russe: art. 40 ou art. 49G);
• réservoir d'eau pour le durcissement.

Sécurité:
Lors du travail à chaud, des mesures supplémentaires doivent être prises pour assurer une sécurité adéquate. Le chauffage de l'acier au chalumeau à foyer ouvert nécessitera un équipement de protection individuelle (gants et lunettes). De plus, un extincteur, un seau d'eau et un cauchemar (feuille d'amiante) seront nécessaires.

Trempe de l'acier

Une fois encore, nous vérifions la disponibilité et le bon fonctionnement des équipements de protection contre l'incendie et de protection individuelle. Commencer
Pliez nos tiges sous la forme de la lettre "U".
Allumez le gaz et allumez le brûleur à gaz. Assurez-vous que la torche est dirigée loin de vous. Assurez-vous que personne ne se trouve à moins d'un mètre de la torche lorsqu'elle est allumée. Avoir un extincteur à proximité en cas d'urgence.
Nous plaçons la partie incurvée de la tige "U" dans la partie la plus chaude de la flamme, en tenant les deux extrémités de la tige en acier.
La partie la plus chaude de la flamme est un petit cône d'environ la moitié de la longueur de la torche. Assurez-vous de faire pivoter la tige lorsqu'elle est chauffée par la flamme, afin de garantir un chauffage uniforme. Au point de réchauffement maximal, la restructuration des atomes de fer, de carbone et de composants en alliage commence.
Lorsque la tige, sur le lieu de chauffage, prend une couleur orange vif, retirez-la de la flamme et plongez-la rapidement dans l'eau à l'intérieur du récipient, comme indiqué sur la photo (appelée "extinction"). La trempe réduit le mouvement des atomes et peut être illustrée par un «gel» des atomes d’acier dans un nouvel endroit. En ce moment, les atomes sont dans une position instable.
Répétez les étapes 3 et 4 avec une deuxième barre en acier.
Prenez la deuxième tige en acier et durcissez-la en la chauffant avec une torche pendant 10 secondes. Ne tempérez pas la première barre d'acier! Après l'avoir placé dans un récipient rempli d'eau, nous procédons à un durcissement secondaire ou thermique de l'acier. Cela permet aux atomes de métal de "se détendre" et de s'installer dans une position plus stable.
Nous redressons les deux tiges pour illustrer la différence de propriétés mécaniques. La première tige (une tige qui n'a pas été durcie secondairement) sera très fragile et se cassera, car les atomes ne sont pas dans une position stable.
La deuxième tige, qui a été réchauffée et durcie (relâchée) une seconde fois, se pliera, mais la forme en «U» restera. Comme cette tige était durcie et trempée, les atomes étaient autorisés à «se détendre» dans une position stable, le matériau devenait de plus en plus résistant sans perdre sa résistance à la déformation.

Conclusions

Cet exemple de trempe et de revenu les plus simples en acier au carbone faiblement allié a montré les possibilités de traitement thermique et son effet sur les propriétés physiques du métal.
Article original en anglais