Le travail à chaud est un terme pour chauffer de l’acier ou d’autres métaux, puis les rouler, les emboutir ou les marteler dans les formes souhaitées. Le chauffage des métaux au-dessus de leur point critique, où les cristaux de métaux peuvent s’écouler comme des liquides très épais, réduit les contraintes et les rend plus faciles à rouler ou à façonner. Le métal soumis à un travail à chaud peut être moins cassant ou moins susceptible de se fissurer que les métaux traités à froid.
Les métaux contiennent une structure cristalline, un mélange aléatoire de cristaux à plusieurs faces qui peuvent être comparés à des grains de sable. Lorsque la plupart des métaux sont à température ambiante, les cristaux sont étroitement emballés ensemble et le métal est considéré comme rigide. Si le métal est chauffé au-dessus de sa température de cristallisation, appelée point critique, les cristaux perdent leur emprise les uns sur les autres et le métal coulera ou pourra être façonné facilement.
Le travail à froid des métaux à température ambiante crée des pièces métalliques très résistantes, mais peut provoquer des contraintes dans le métal conduisant à d’éventuelles fissures ou défaillances. Cela se produit parce que les cristaux métalliques ne peuvent pas se déplacer les uns autour des autres et ils veulent revenir à une condition de contrainte inférieure. La mise en forme à froid peut être comparée à l’étirement d’un élastique, les cristaux étant sous tension. Les métaux peuvent être chauffés plus tard dans un processus appelé recuit, où le métal est chauffé à une température élevée, maintenu là, puis refroidi lentement pour réduire les contraintes. Le travail à chaud évite cette contrainte et rend le métal beaucoup plus facile à manipuler.
Lorsque des métaux chauds sont laminés, les cristaux métalliques glissent les uns sur les autres et changent de forme, passant de formes circulaires à des formes plus longues et plus minces. Ce changement peut rendre le métal plus fort dans la direction des cristaux, mais plus faible si une force est ajoutée à l’opposé de la direction. Les métaux laminés peuvent être recuits pour récupérer une partie de la forme cristalline d’origine, ce qui renforce le métal.
Travailler à des températures plus élevées crée un métal ductile, qui est un métal qui peut fléchir ou qui est moins cassant. La ductilité peut être un inconvénient pour les pièces nécessitant une résistance élevée aux chocs, comme les outils ou les lames. Le travail à chaud peut être suivi d’un revenu, c’est-à-dire d’un chauffage suivi d’un refroidissement rapide dans de l’eau ou de l’huile, pour retrouver une partie de la ténacité du métal travaillé à froid.
Un inconvénient du travail à chaud est la température requise pour atteindre le point critique de certains métaux. Certains aciers à haute résistance peuvent nécessiter un chauffage à des températures très élevées pour permettre de travailler sans créer de contraintes métalliques. Ces températures peuvent nécessiter des machines-outils spéciales capables de maintenir leur propre résistance et ténacité lorsqu’elles sont exposées aux températures élevées du métal. Cet équipement peut également nécessiter des circuits de chauffage à haute température sur des rouleaux ou des pièces d’emboutissage pour maintenir le métal chaud et éviter le travail à froid.