Cinq types de méthodes de recuit pour les tubes en acier

1. Entièrement recuit
Procédé : Chauffer l'acier à 20~30℃ au-dessus de Ac3, le refroidir lentement (avec le four) après l'avoir maintenu pendant un certain temps pour obtenir un processus de traitement thermique (austénitisation complète) proche de la structure d'équilibre.
Le recuit complet est principalement utilisé pour les aciers hypereutectoïdes (teneur en carbone = 0,3 à 0,6 %), généralement pour les pièces moulées, forgées et laminées à chaud en acier moyen et en acier allié à faible et moyen carbone, et parfois également pour leurs pièces soudées. La dureté de l'acier à faible teneur en carbone est faible après un recuit complet, ce qui le rend difficile à usiner. Lorsqu'un acier hypereutectoïde est chauffé à l'état austénitique au-dessus de la température Accm, puis refroidi lentement et recuit, du Fe₃C₂ se précipite le long des joints de grains sous forme de réseau, ce qui augmente la résistance, la dureté et la plasticité de l'acier. En revanche, sa ténacité est considérablement réduite, ce qui peut engendrer des problèmes lors du traitement thermique final.
Objectif : affiner le grain, uniformiser la structure, éliminer les contraintes internes, réduire la dureté et améliorer l’usinabilité de l’acier. La structure de l’acier hypereutectoïde après recuit complet est de type F+P.

2. Recuit isotherme
Le recuit est un processus long, notamment pour les aciers alliés relativement stables à l'austénitisation en surfusion. Si l'acier austénitisé est refroidi rapidement à une température légèrement inférieure à la température Ar1 (recuit isotherme), l'austénitisation (A) se transforme en austénitisation (P), puis refroidi à l'air jusqu'à température ambiante, la durée du recuit est considérablement réduite. Cette méthode de recuit est appelée recuit isotherme.
Procédé : Chauffer l’acier à une température supérieure à Ac3 (ou Ac1). Après un maintien approprié, le refroidir rapidement à une certaine température dans la zone perlitique et maintenir cette température de manière isotherme pour transformer l’austénite en perlite, puis le refroidir à l’air ambiant. Il s’agit du traitement thermique final.
Objectif : Comme pour le recuit complet, la transformation est plus facile à contrôler.
Convient aux aciers relativement stables : aciers à haute teneur en carbone, aciers à outils alliés, aciers fortement alliés. Le recuit isotherme permet d’obtenir une structure et des propriétés uniformes. Cependant, il n’est pas adapté aux pièces en acier de grande section ni aux lots importants, car il est difficile d’obtenir une température isotherme à l’intérieur de la pièce ou du lot.

3. Recuit incomplet
Procédé : L'acier est chauffé à Ac1~Ac3 (acier hypereutectoïde) ou Ac1~Accm (acier hypereutectoïde) puis refroidi lentement pour obtenir un processus de traitement thermique proche de la structure d'équilibre.
Principalement utilisé pour les aciers hypereutectoïdes afin d'obtenir une structure perlitique sphérique permettant d'éliminer les contraintes internes, de réduire la dureté et d'améliorer l'usinabilité, le recuit de sphéroïdisation est un type de recuit incomplet.

4. Recuit de sphéroïdisation
Un procédé de traitement thermique pour transformer les carbures sphéroïdes dans l'acier en perlite granulaire.
Procédé : Chauffer à une température de 20 à 30 °C au-dessus de Ac1, le temps de maintien ne devant pas être trop long, généralement de 2 à 4 h. La méthode de refroidissement est généralement un refroidissement au four, ou un maintien isotherme prolongé à environ 20 °C en dessous de Ar1.
Principalement utilisé pour les aciers eutectoïdes et hypereutectoïdes, tels que les aciers à outils au carbone, les aciers à outils alliés, les aciers à roulements, etc. Après laminage et forgeage, la structure de l'acier hypereutectoïde refroidi à l'air est composée de perlite lamellaire et de cémentite réticulée. Cette structure est dure et cassante, difficile à usiner et sujette à la déformation et à la fissuration lors de la trempe. Le recuit de sphéroïdisation permet d'obtenir de la perlite sphérique. Dans cette perlite sphérique, la cémentite se présente sous forme de fines particules sphériques dispersées dans la matrice de ferrite. Comparée à la perlite lamellaire, la perlite sphérique est non seulement moins dure et plus facile à usiner, mais elle présente également, lors de la trempe et du chauffage, une taille de grains d'austénite plus homogène et une moindre tendance à la déformation et à la fissuration pendant le refroidissement. Si l'acier hypereutectoïde contient de la cémentite réticulée, celle-ci doit être éliminée par normalisation avant le recuit de sphéroïdisation afin de garantir un recuit de sphéroïdisation optimal.
Objectif : Réduire la dureté, uniformiser la structure, améliorer l’usinabilité et préparer la structure à la trempe. Il existe de nombreuses méthodes de recuit de sphéroïdisation, notamment :
a) Procédé de recuit de sphéroïdisation en une seule étape : chauffer l’acier à une température de 20 à 30 °C supérieure à Ac1, maintenir cette température pendant une durée appropriée, puis refroidir lentement dans le four. La structure initiale avant recuit doit être constituée de perlite en fines lamelles, sans réseau de cémentite.
b) Procédé de recuit de sphéroïdisation isotherme : Après chauffage et maintien de l’acier, celui-ci est refroidi à une température légèrement inférieure à Ar1 dans le four isotherme (généralement de 10 à 30 °C en dessous de Ar1). Une fois le traitement isotherme terminé, le four est refroidi lentement jusqu’à environ 500 °C, puis à l’air. Ce procédé présente l’avantage d’un cycle court, d’une sphéroïdisation uniforme et d’un contrôle qualité aisé.
c) Procédé de recuit de sphéroïdisation par mouvement alternatif.

5. Recuit de diffusion (recuit d'homogénéisation)
Procédé : Procédé de traitement thermique dans lequel des lingots d'acier, des pièces moulées ou des billettes de forgeage sont chauffés à une température légèrement inférieure à la température de solidus pendant une longue période, puis refroidis lentement pour éliminer les irrégularités de composition chimique.
Objectif : Éliminer la ségrégation dendritique et la ségrégation régionale lors de la solidification du lingot, et homogénéiser la composition et la structure.
La température de chauffage du recuit de diffusion est très élevée, généralement de 100 à 200 °C au-dessus des niveaux Ac3 ou Accm. La température précise dépend du degré de ségrégation et du type d'acier. Le temps de maintien est généralement de 10 à 15 heures. Après le recuit de diffusion, un recuit complet et un traitement de normalisation sont nécessaires pour affiner la structure. Ce procédé est utilisé pour certains aciers alliés de haute qualité, les pièces moulées en acier allié et les lingots d'acier présentant une ségrégation importante.