Comment durcir l'acier

L’acier est un alliage essentiellement composé de fer et de carbone que l’on trouve dans de nombreux objets de notre quotidien. Il serait plus exact de parler des aciers, car il en existe différents types en fonction de leur composition chimique ^{[1]XSource de recherche}. L’acier peut subir divers traitements thermiques visant à lui conférer certaines propriétés. Pour le durcir, il faut effectuer une trempe. Cette manipulation consiste à chauffer le métal puis à le refroidir de façon contrôlée dans un bain d’eau ou d’huile. La trempe est suivie d’un revenu qui est une étape permettant de fixer les propriétés de dureté et de ductilité de l’acier ^{[2]XSource de recherche}. Vous pouvez effectuer ces opérations pour prolonger la durée d’utilisation de votre couteau ou durcir une pièce que vous souhaitez intégrer dans un ouvrage.

Partie 1

Partie 1 sur 3:

Chauffer l’acier

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Allumez le chalumeau. La trempe à la flamme permet de durcir la surface de l’acier afin d’en prévenir l’usure ^{[3]XSource de recherche}. Chauffez votre pièce d’acier avec un chalumeau. Il existe des appareils simples fonctionnant au propane ou au butane et des appareils plus sophistiqués incluant également une bouteille d’oxygène. Pour simplement chauffer du métal, vous pouvez opter pour un chalumeau simple. Ouvrez la valve de gaz à la base de l’appareil. Provoquez la flamme en approchant un allume-gaz. Ajustez-la en tournant doucement la valve jusqu’à obtenir un petit cône ^{[4]XSource de recherche}.
- Une petite flamme concentre davantage la chaleur, ce qui optimise le temps de travail.
- Le chalumeau permet de travailler des éléments de petite taille comme la lame d’un couteau. Si vous souhaitez durcir des pièces plus grandes, songez à utiliser une forge.
Mesures de sécurité
Portez systématiquement des gants et des lunettes de protection lorsque vous utilisez un chalumeau.
Avant d’utiliser un chalumeau, lisez attentivement la notice et prenez toutes les précautions nécessaires. Travaillez dans un endroit bien ventilé afin d’éviter toute accumulation de gaz.
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Dirigez la flamme sur la pièce d’acier. Prenez la pièce à l’aide d’une pince métallique afin de rester à distance de la flamme. Manipulez le chalumeau avec votre main dominante et tenez la pièce de l’autre. Si cela n’est pas possible, posez-la sur un support ignifugé ou sur une enclume. Chauffez toute la pièce de façon homogène. Vous pouvez également insister sur certaines parties de l’objet. Par exemple, vous pouvez chauffer localement le fil d’une lame de couteau ou d’une paire de ciseaux ou encore la pointe d’un tournevis.
- Portez des gants épais afin d’éviter toute brulure.
- Travaillez sur un support en métal ou en acier comme une enclume afin de prévenir tout risque d’incendie.
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Chauffez l’acier jusqu’à ce qu’il devienne rouge cerise. Le chauffage vise à atteindre la température d’austénisation de l’acier. Il s’agit d’un point de changement de structure, rendant l’alliage très dur et cassant. Cette température critique dépend du type d’acier, mais elle est généralement de l’ordre de 750 °C à 800 °C. L’acier prend alors une couleur rouge cerise à rouge sombre ^{[5]XSource de recherche}. Dès lors que vous obtenez cette teinte, votre acier est prêt pour la phase de refroidissement.
- Notez que le temps de chauffage est d’autant plus long que l’acier est riche en carbone. Par ailleurs, sachez que la couleur du métal indique la température du matériau. Familiarisez-vous avec les correspondances entre les deux paramètres afin de contrôler votre trempe ^{[6]XSource de recherche}.
- Si vous n’êtes pas certain du type d’acier et de sa température d’austénisation, utilisez les propriétés magnétiques du métal. En effet, l’acier est prêt à être refroidi lorsqu’il n’est plus magnétique. En pratique, posez un aimant sur votre pièce. S’il tombe, vous pouvez passer à l’étape suivante.
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Partie 2

Partie 2 sur 3:

Refroidir l’acier

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Préparez le bain de trempe. Le contenant doit supporter les fortes températures, être suffisamment grand pour y plonger toute la pièce à travailler et avoir une ouverture assez large pour remuer le liquide si nécessaire. Par exemple, une canette vide ou une barquette alimentaire en aluminium peuvent suffire pour une petite pièce. Le liquide de trempe dépend du type d’acier, mais l’huile est l’option la plus couramment répandue. Le liquide doit être au moins à température ambiante, mais il peut être lui-même chauffé. Remplissez votre contenant d’eau ou d’huile jusqu’à quelques centimètres du bord.
- L’eau permet de refroidir rapidement une pièce, mais cette méthode peut provoquer des fissures dans le métal, appelées tapures. Les petites pièces peuvent donc facilement se tordre et se casser suite à une trempe à l’eau. Pour limiter ce risque, l’eau est additionnée de substances comme du sel, mais cette technique est difficile à contrôler.
- L’huile permet un refroidissement plus lent que l’eau, car son point de fumée est plus élevé. Néanmoins, au contact de l’acier chaud, l’huile peut s’enflammer. Limitez les risques en optant pour un contenant à couvercle et en ayant un extincteur à portée de main. Il est conseillé de chauffer l’huile jusqu’à ce qu’elle soit parfaitement fluide afin de réaliser une trempe efficace, idéalement entre 50 °C et 90 °C ^{[7]XSource de recherche}.
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Plongez la pièce d’acier dans le bain. Manipulez-la avec une pince métallique afin de contrôler l’opération tout en restant à distance d’éventuelles éclaboussures ou de tout dégagement de vapeur. La pince vous permettra également de remuer le bain et de récupérer votre pièce une fois le refroidissement terminé.
- Le refroidissement est crucial pour le succès de l’opération, car il permet de fixer la dureté de l’acier.
- Protégez-vous au préalable. En effet, au contact du métal chaud, l’eau est vaporisée. Dans un bain d’huile, le liquide peut éclabousser ou s’enflammer. Pour parer toute brulure sur les mains ou le visage, portez des gants et un masque. Un tablier peut également être recommandé si vous travaillez de grandes pièces.
- Gardez à portée de main un extincteur pour les feux de classe B, qui sont les incendies alimentés par des liquides comme les huiles ou les solvants ^{[8]XSource de recherche}.
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Attendez que la pièce refroidisse. Tant que l’acier est chaud, le transfert de chaleur fait bouillir le liquide de trempe. Maintenez la pièce complètement immergée jusqu’à ce que le bouillonnement cesse. Le refroidissement peut prendre quelques secondes à quelques dizaines de secondes ^{[9]XSource de recherche}. Retirez votre pièce d’acier du bain.
- À l’issue de la trempe, l’acier est très dur, mais il est également cassant. En effet, en cas de choc, il peut se briser comme du verre ! Il est donc essentiel de manipuler votre pièce avec précaution.
Tamponnez-la avec un tissu propre afin d’éliminer l’excès d’eau qui peut éventuellement attaquer l’acier. Si vous avez réalisé une trempe à l’huile, dégraissez la pièce avec un produit approprié comme l’acétone. Portez des gants pour éviter tout risque de brulure.
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Partie 3

Partie 3 sur 3:

Effectuer le revenu

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Préchauffez le four à 200 °C. Le revenu est une opération qui consiste à chauffer légèrement l’acier afin de lui redonner souplesse et solidité ^{[10]XSource de recherche}. Attendez que la température souhaitée soit atteinte avant d’enfourner la pièce. Votre pièce sera alors durcie de façon homogène.
- Si vous disposez d’un mini four, il peut être suffisant pour une ou plusieurs petites pièces. Le chalumeau est également une alternative au four, mais il est plus difficile à maitriser.
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Enfournez la pièce pendant trois heures. Déposez-la au préalable sur une plaque de cuisson. Pendant cette phase de chauffage, l’acier perd en dureté, mais gagne en souplesse et en résilience. Le revenu permet donc de calibrer l’équilibre entre les différentes propriétés de l’acier en fonction de son usage. Ainsi, la température de revenu peut être plus ou moins élevée selon que la pièce est une lame de couteau ou un ressort. Cette température doit être maintenue pendant au moins une heure ^{[11]XSource de recherche}.
- Si vous utilisez un chalumeau, passez la flamme sur toute la surface de la pièce. Restez en constant mouvement afin que le durcissement soit aussi homogène que possible. Chauffez votre pièce jusqu’à ce qu’elle atteigne la température souhaitée. Pour une lame de couteau, elle peut être chauffée à 230 °C, ce qui lui donne une teinte jaune clair. Si vous travaillez une lame de scie, montez la température jusqu’à 300 °C, ce qui donnera une couleur bleue à l’acier ^{[12]XSource de recherche}.
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Éteignez le four et laissez la pièce refroidir. Au bout de trois heures, éteignez le four et laissez-y la pièce jusqu’à ce qu’elle refroidisse. Cela peut prendre quelques heures à plusieurs jours. Si vous avez besoin de votre four, sortez-en la pièce et posez-la sur un support en métal dans une pièce bien ventilée.
- Si vous avez utilisé un chalumeau, posez votre pièce sur une surface en métal comme une enclume afin qu’elle refroidisse.
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Avertissements

Portez des lunettes et des gants de protection à chaque étape du processus.
Ne touchez pas le métal à mains nues au risque de vous bruler gravement.
Gardez toujours à proximité un extincteur.
Les opérations de trempe et de revenu sont difficiles à maitriser pour les débutants. Si vous avez le moindre doute, n’hésitez pas à demander des conseils auprès de professionnels.
En outre, notez que les paramètres de température et de temps varient selon le type d’acier. Si vous n’êtes pas certain des caractéristiques de votre matériau, contactez le fabricant ou le fournisseur.