INFLUENCE DU MILIEU DE TREMPE ET DE LA NUANCE D’ACIER SUR LES DEFORMATIONS DU CROISSANT

L’objectif de ce chapitre est d’étudier l’impact des conditions de trempe et du matériau sur les déformations. La méthode développée est ainsi appliquée à un grand nombre de croissants, provenant de deux campagnes expérimentales de trempe (Figure IV – 1). A ce titre, l’analyse quantitative synthétise le comportement des croissants des différentes nuances d’acier face aux quatre trempes définies dans ces travaux de thèse. Les valeurs d’amplitudes des phénomènes de déformations sont données entre les géométries obtenues après trempe et celles obtenues après le recuit de détensionnement, c’est à dire l’état précédant immédiatement la trempe. Enfin, la troisième partie est l’analyse quantitative réalisée à iso-dureté finale, c’est-à- dire pour les mêmes caractéristiques mécaniques finales. Cela permet de se placer du point de vue du client, qui est demandeur d’une nuance la plus stable possible dimensionnellement face à une trempe donnée, tout en respectant les caractéristiques mécaniques exigées pour la fonctionnalité du produit. Les résultats quantitatifs des différentes campagnes de trempe huile et gaz menées sur la géométrie du croissant sont présentés dans ce quatrième chapitre. Les amplitudes des phénomènes de déformations sont calculées entre l’état après trempe et l’état précédent immédiatement la trempe, c’est-à-dire le recuit de détensionnement du croissant. Il est rappelé que les phénomènes sont exprimés suivant les normales orientées « extérieures matière ». Or, d’un point de vue physique, le sens de la déformation est le même pour les génératrices des deux cylindres. Ainsi, l’effet bombé des génératrices extérieures, observé dans le sens des normales extérieures à la matière, s’accompagne de l’effet bombé des génératrices intérieures, dans le sens des normales intérieures à la matière. Comme les écarts de mesure sont obtenus dans le sens des normales extérieures à la matière, la mise en bombé des génératrices du cylindre intérieur est identifiée par son effet inverse, « l’effet diabolo ». Cet effet inverse est reconnaissable dans les résultats quantitatifs par la présence d’un signe négatif. Cette remarque est également valable pour « l’effet lèvre » des génératrices à l’avant des pinces.

La présentation des résultats reprend la charte graphique exposée dans la partie 5 du chapitre III. Les amplitudes des phénomènes de déformations sont toutes en micromètres. Elles sont associées à un écart-type correspondant à la dispersion des valeurs entre les croissants issus des mêmes campagnes expérimentales. Globalement, l’augmentation de la drasticité de trempe a pour effet l’augmentation des amplitudes de tous les phénomènes. Cependant, pour certains phénomènes, la trempe huile provoque la diminution de l’amplitude par rapport à la trempe gaz 18 bars, de drasticité immédiatement inférieure. C’est le cas des phénomènes d’inclinaison symétrique des plans et de leur ouverture, et de la variation du diamètre des cylindres et de mise en bombé/diabolo des génératrices des cylindres et de la rainure. La diminution d’amplitude des phénomènes globaux que sont l’effet bombé/diabolo des génératrices et la variation des diamètres, est accompagnée de l’augmentation des amplitudes des phénomènes locaux, localisés sur les pinces. Il s’agit de l’ouverture des pinces et de leur écartement, de l’effet lèvre et l’ouverture des plans, qui, rappelons-le, est en fait une augmentation de la longueur des génératrices localisées à l’extrémité des pinces. Les phénomènes locaux sont ainsi plus sensibles que les phénomènes globaux à cette forte vitesse de refroidissement, car celle-ci induit des contraintes beaucoup plus grandes dans le faible volume à l’extrémité des pinces.

Phénomènes de déformations remarquables

Les phénomènes dont l’amplitude est la plus importante, quelle que soit la drasticité de la trempe, sont l’ouverture des pinces et leur écartement. Leurs amplitudes sont multipliées par un facteur 2 entre la trempe gaz 3 bars et la trempe huile. Les amplitudes maximales, en trempe huile, sont de 355 µm pour le phénomène d’ouverture des pinces et de 468 µm pour l’écartement de la rainure, à l’extrémité des pinces. Les phénomènes d’amplitudes immédiatement inférieures sont ceux de variation des diamètres, d’effet bombé et lèvre des génératrices. Cependant, ils sont loin derrière avec des amplitudes quatre fois plus faibles que celle de l’ouverture des pinces. La variation de la hauteur moyenne du croissant par rapport à l’état détensionné, est négative pour les trempes gaz, avec une diminution maximale de hauteur égale à -25 µm pour la pression de gaz de 3b, c’est-à-dire la drasticité la plus faible. Après trempe huile, le croissant est légèrement plus grand qu’après détensionnement, avec un gain de hauteur de 7 µm. Concernant les deux autres phénomènes des plans, leur tendance est brusquement changée en trempe huile par rapport aux trempes gaz. Le phénomène d’inclinaison symétrique des plans voit son sens de rotation inversé en trempe huile. Les plans, plutôt fermés en trempes gaz, ce qui correspond à la contraction des génératrices en bout des pinces, s’ouvrent fortement en trempe huile (70 µm).