Le métal est connu pour être une substance dure qui peut résister à beaucoup d'usure, mais il n'a peut-être pas commencé de cette façon. De nombreux types de métaux sont passés par le processus de durcissement du métal afin de les rendre mieux adaptés au travail qu'ils doivent faire. Il existe différents types de durcissement qui, grâce à des processus complexes de chauffage et de refroidissement, contribuent à rendre les métaux résistants, durables et faciles à travailler.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Chaque processus de durcissement du métal comprend trois étapes principales: le chauffage, le trempage et le refroidissement du métal. Certains types courants de durcissement comprennent l'écrouissage, le renforcement en solution solide, le durcissement par précipitation, ainsi que la trempe et le revenu.
Réchauffer
Alors que les ingénieurs et les métallurgistes ont mis au point plusieurs types de durcissement en fonction du type de métal et les résultats qu'ils veulent voir, chaque type implique trois parties de base: chauffer le métal, le tremper puis le refroidir il.
Lors de la première étape, le traitement thermique, les métallurgistes chauffent le matériau, souvent à des températures extrêmement élevées. Parfois, ils le font pour modifier la composition physique ou chimique du métal, souvent pour le rendre plus facile à manipuler et à travailler. Par exemple, lorsque certains métaux sont exposés à des températures supérieures à 1 000 degrés Fahrenheit, leur structure interne change. Cela peut être temporaire, de sorte que les métallurgistes peuvent changer sa forme et ensuite la faire revenir à son état d'origine. Dans d'autres métaux, le changement est permanent. Parfois, cette structure interne devient plus solide et plus résistante, ce qui en fait un meilleur matériau à utiliser dans quelque chose qui nécessite de la résistance, comme la construction d'un gratte-ciel. D'autres fois, un traitement thermique est utilisé pour augmenter la ductilité d'un métal. Les métaux avec des niveaux élevés de ductilité sont capables de résister aux forces qui les tirent de chaque extrémité. C'est une qualité importante pour les métaux comme le cuivre, qui doivent être tirés en fines lanières de fil de cuivre, ou l'or, qui est souvent tiré en fines lanières pour fabriquer des bijoux.
Trempage et refroidissement
La deuxième partie du processus est le trempage du métal. Bien que le mot « trempage » puisse vous faire penser à la façon dont vous tremperiez un chien dans un bain après une course dans une arrière-cour boueuse, le trempage dans le processus de durcissement du métal est un peu différent. Un métal n'est pas trempé dans une baignoire pleine d'une substance liquide. Au lieu de cela, le trempage dans ce cas consiste à s'assurer qu'une fois que le métal a atteint la température souhaitée pendant le processus de chauffage, il "trempe" dans cette chaleur. Le moment est différent pour tous les différents types de durcissement, mais en général, un métallurgiste a pour s'assurer que tous les morceaux de métal atteignent les bonnes températures pour une quantité spécifique de temps.
La troisième et dernière étape du processus de durcissement est le refroidissement. Une fois que le métal a été chauffé et laissé tremper dans cette chaleur, le métal doit être refroidi. Parfois, les métaux retrouvent leur structure chimique ou physique d'origine après ce processus. D'autres fois, les métallurgistes s'assurent que les métaux sont altérés pour de bon.
Types de durcissement des métaux
Il existe plusieurs types de procédés de durcissement du métal, selon le type de métal avec lequel les travailleurs commencent et le matériau dans lequel ils souhaitent le transformer.
L'une des plus courantes est la transformation martensitique, également appelée trempe et revenu. C'est un processus complexe pour durcir l'acier, et les métallurgistes doivent faire attention à effectuer correctement chaque étape. Premièrement, ils doivent chauffer l'acier à une température extrême. Ensuite, la structure cristalline à l'intérieur de l'acier change pour permettre la dissolution de plus de carbone. À ce stade, le métal doit être trempé ou refroidi assez rapidement pour que le carbone n'ait pas le temps de former d'autres matériaux indésirables dans le métal. Le refroidissement rapide lui permet de rester dans un état durci, ce qui en fait un matériau plus solide mieux adapté pour résister à une grande usure. Les différents états qu'il traverse au cours du processus s'appellent austénite et martensite, et une ressource d'austreming et de martempering peut vous donner plus d'informations sur le processus.
D'autres types de processus de durcissement comprennent la cémentation, le recuit et le durcissement par précipitation. Chacun fonctionne de différentes manières pour rendre les métaux plus durables, ductiles, résistants ou malléables afin d'aider les ingénieurs à les utiliser de diverses manières. Il y a toutes sortes de métaux dans le monde qui vous entoure, et il y a de fortes chances qu'un métallurgiste ait utilisé un processus de durcissement pour les mettre dans l'état où ils se trouvent aujourd'hui.