Comment choisir le bon fluide de trempe ?

Le fluide de trempe à utiliser dans votre procédé doit être adapté en fonction du résultat souhaité et du type de matériau traité. Il dépend également du four utilisé, du type de traitement thermique et de la vitesse de trempe.

Points Clés

• Critères de choix du fluide : type de matériau à traiter, du four et de la vitesse de trempe.
• Limites des solutions classiques : huile, sel et polymères présentent des risques sécurité et de recyclage.
• Solution gaz : propre et sans toxicité, elle réduit de moitié l'empreinte carbone.

Après la phase de chauffe et de maintien en température, l'acier doit être refroidi de manière accélérée mais contrôlée. L'étape de trempe de l’acier est obtenue en immergeant la pièce métallique, encore à température élevée, dans un fluide froid qui peut être un gaz, de l’air, des bains de polymères liquides, des huiles ou des bains de sel fondu.
La trempe a comme objectif l'augmentation de la dureté des couches superficielles du métal. Elle stabilise la structure cristalline de la surface et réduit les contraintes résiduelles dans la pièce. Le fluide de trempe doit être adapté en fonction du résultat souhaité et du type de matériau traité. Il dépend aussi du four utilisé, du type de traitement thermique et de la vitesse de trempe (rapide ou douce). Selon les caractéristiques voulues pour le refroidissement, il existe différents types de techniques de trempe.

Trempe à l’huile, sel fondu et polymères

Traitement par trempe en bains d'huile

La trempe en bains d’huile assure un refroidissement contrôlé, adaptable selon la nature de l’huile, et une uniformité de température sur toute la pièce. Pour cela, elle est largement répandue. Malgré tout, la trempe en bains d’huile présente plusieurs inconvénients. En effet, son utilisation implique des risques pour la santé et pour la sécurité (vapeur d'huile, risque d’inflammabilité). Les huiles en fin de vie doivent être traitées par des centres spécialisés pour répondre aux exigences de la réglementation locale.

Traitement par trempe en bains de sel

La trempe en bain de sel (mélanges de nitrate de potassium avec des nitrates ou nitrites de sodium) produit un refroidissement très contrôlé et précis, et des pièces avec une grande résistance à l'usure. Les inconvénients, en plus des risques d'oxydation de la pièce après trempe, sont liés à la sécurité et à la gestion des bains de sel usagés qui doivent être éliminés par des sociétés agrémentées pour répondre aux exigences de la réglementation locale.

Traitement par trempe en émulsion eau-polymères

La trempe en émulsion eau-polymères peut être superficielle ou en profondeur et la vitesse de refroidissement s’ajuste selon la concentration des polymères dans l’eau. Les désavantages des polymères sont le risque d’inflammabilité et le vieillissement rapide. Leur efficacité doit être mesurée et surveillée et les bains en fin de vie doivent être traités dans des centres agréés pour répondre aux exigences de la réglementation locale.

Il est fortement indiqué de porter des équipements de protection individuelle adéquats si l’on travaille avec ces fluides. Des cycles de nettoyage de pièces sont indispensables pour éliminer les traces de fluides, d’huile résiduelle et de gras.

Trempe au gaz

Spécificités et avantages de la trempe au gaz

Des nouvelles solutions, comme la trempe gaz à haute pression, peuvent avantageusement remplacer les solutions classiques listées ci-dessus. La trempe gaz est réalisée dans des enceintes ou des fours qui peuvent résister à plusieurs dizaines de bars, avec des gaz neutres, parfois enrichis en hydrogène. La nature du gaz (argon, azote ou autre mélanges) et les cycles de pression déterminent la vitesse de refroidissement. Le résultat est de qualité optimale, les pièces sont propres, le traitement ne présente pas d'inconvénients de toxicité ou de sécurité et l’impact environnemental en est réduit. Cette solution présente comme inconvénients des plages de refroidissement plus petites et un investissement initial plus onéreux, qui néanmoins est avantageux vis à vis de la qualité élevée des produits finaux, de la gestion du gaz de trempe par rapport à un fluide classique.

Réduction des émissions Scope 3 avec la trempe au gaz

Pour des aciers dédiés au secteur de l’automobile ou du bâtiment à faible empreinte carbone, ou quand la réduction de l'empreinte carbone du produit final est très importante, le choix du bon traitement de trempe est critique.
La trempe gaz, considéré dans la totalité du processus, la phase de chauffe, le maintien et le nettoyage final, a une empreinte carbone très faible par rapport aux autres solutions: quasiment la moitié de la trempe huile et bien plus de la moitié de la trempe à sel fondu.
De plus l’utilisation, dans les atmosphères de traitement thermique, des gaz ECO ORIGIN™ avec garantie d’origine et de l'Hydrogène ECO ORIGIN™ H₂, certifié selon le schéma CertifHy et produit avec 100 % d'énergie renouvelable permettent de réduire davantage l’empreinte carbone de vos produits et les émissions CO₂ de votre scope 3.

Besoin de mieux comprendre comment les gaz améliorent les procédés de trempe ? Les experts Air Liquide sont disponibles pour vous donner les meilleurs conseils afin de choisir l’application la plus adaptée à vos besoins et à vos critères.