La trempabilité est un terme utilisé pour décrire la capacité d’un matériau à être durci lorsqu’il est exposé à la chaleur puis trempé ou refroidi rapidement. Il ne faut pas le confondre avec la dureté, qui fait référence à la résistance et à la capacité d’un matériau à résister aux dommages. Au lieu de cela, la trempabilité détermine si un objet peut être rendu plus dur ou s’il est résistant au durcissement. Ce terme est utilisé uniquement pour désigner les objets métalliques, y compris l’acier et les alliages métalliques, et ne s’applique pas aux plastiques ou autres matériaux.
Le principal type de test de trempabilité est connu sous le nom de test de Jominy ou quench. Pour effectuer ce test, une tige d’acier est chauffée jusqu’à ce qu’elle cristallise en une structure cubique à face centrée appelée austénite. Une fois la source de chaleur retirée, une extrémité de la tige d’austénite est immédiatement soumise à un jet d’eau pour la refroidir à température ambiante. Ce processus de refroidissement est appelé trempe.
Une trempe très rapide provoquera la formation de martensite, un matériau très résistant. Si la trempe n’est pas assez rapide, un matériau différent se formera qui n’est pas aussi résistant. La dureté de la tige est mesurée à des incréments spécifiques à partir de l’extrémité trempée. Plus on s’éloigne de l’extrémité trempée, plus les vitesses de refroidissement sont lentes, ce qui rend moins probable la formation de martensite.
Un matériau qui forme de la martensite avec des vitesses de refroidissement plus faibles est plus facile à durcir. Un matériau qui nécessite des trempes très rapides pour former de la martnsite sera plus difficile à durcir. En conséquence, plus la différence de dureté entre les deux extrémités est grande, plus la trempabilité est faible.
La trempabilité des aciers et autres métaux dépend à la fois de la composition de l’objet et de sa forme ou de sa géométrie. Plus un objet est épais, plus les vitesses de refroidissement au centre sont lentes, ce qui rend plus difficile le durcissement du matériau à l’intérieur. Cela signifie que les objets plus épais, ou ceux avec peu de surface, auront un niveau de trempabilité inférieur à celui des objets plus petits ou plus minces fabriqués à partir du même matériau. Dans un objet mince, la chaleur a très peu de distance à parcourir, donc les vitesses de refroidissement peuvent être rapides et augmenter son niveau de dureté.
En général, plus la teneur en carbone d’un produit en acier est élevée, plus la trempabilité de l’acier sera élevée. Les éléments communs ajoutés à l’acier pour augmenter sa trempabilité comprennent le bore, le manganèse, le chrome et le molybdène. L’ajout d’alliages doit être effectué avec soin pour éviter de modifier les propriétés de l’acier ou d’affecter sa capacité à être durci.
La trempabilité de l’acier et sa capacité à être soudé sont inversement liées. Plus l’acier est durcissable, plus il sera difficile à souder ; plus la capacité de durcissement est faible, plus il est facile à souder. Un test de trempabilité est souvent utilisé dans les applications de soudage pour déterminer si deux matériaux peuvent être soudés avec succès. Cela peut également aider les soudeurs à choisir les électrodes et l’équipement ou les réglages de soudage.