Le travail à froid est un type de travail des métaux effectué en soumettant le métal à une contrainte mécanique suffisante pour provoquer une déformation plastique, une modification permanente de la structure cristalline du métal. Il tire son nom du fait qu’il est effectué à des températures inférieures au point de recristallisation du métal et modifie la structure du métal par le biais de contraintes mécaniques plutôt que de chaleur. La technique augmente la résistance et la dureté d’un métal tout en réduisant sa ductilité. Un certain nombre de procédés différents sont utilisés dans l’industrie métallurgique moderne qui sont appliqués à des matériaux tels que l’acier, l’aluminium et le cuivre.
Ce type de travail des métaux renforce le matériau grâce à un processus appelé écrouissage ou écrouissage. Lorsque la contrainte mécanique sur un métal devient suffisamment élevée, elle provoque des défauts cristallographiques permanents, appelés dislocations, dans la structure cristalline des atomes du métal. À mesure que le nombre de dislocations augmente, il devient plus difficile pour de nouvelles de se former ou pour les défauts existants de se déplacer à travers la structure cristalline, ce qui rend le métal plus résistant à une déformation supplémentaire. Cela augmente sa limite d’élasticité et lui permet de résister à des contraintes plus importantes, mais cela signifie également que le métal devient moins ductile et que, si le métal est soumis à trop de contraintes, il se fracturera plutôt que de se plier.
Le travail à froid est souvent plus rentable que le travail du métal par traitement thermique, en particulier pour la production de grands volumes, car il produit des améliorations de résistance comparables tout en utilisant des matériaux plus efficacement et nécessitant moins de finition. Le coût d’investissement initial élevé de ce procédé, cependant, le rend moins rentable que le traitement thermique à plus petite échelle. La ductilité inférieure du métal écroui le rend également inférieur dans certaines applications. Sa plus grande résistance à la déformation le rend moins apte à céder aux forces que le métal n’est pas assez fort pour résister, et donc si le métal est soumis à trop de contraintes, il peut se fracturer plutôt que se plier. Certaines productions métalliques utilisent les deux méthodes à différents stades du processus de production pour conférer les qualités souhaitées au métal.
Il existe un certain nombre de méthodes différentes qui peuvent être utilisées pour le travail à froid. Le type le plus courant est le laminage à froid, dans lequel le métal travaillé est pressé à travers des espaces étroits entre les rouleaux métalliques en rotation. Le mouvement des rouleaux comprime le matériau, provoquant une déformation lorsqu’il se déplace à travers l’espace. Une autre méthode est le forgeage à froid, dans lequel le métal est façonné en le forçant dans une matrice avec une presse ou un marteau.