écrouir

L'écrouissage est le processus d'augmentation de la dureté et de la résistance d'un métal par déformation plastique, sans ajout de chaleur ni modification de sa composition chimique. Lorsque vous pliez, laminez, étirez ou martelez un métal, vous forcez sa structure cristalline à se réorganiser; les dislocations s'accumulent et s'enchevêtrent, bloquant le matériau dans un état plus dense et plus rigide. Le métal devient plus dur et plus résistant, mais aussi plus cassant et moins ductile.

Cela se produit automatiquement lors des opérations de travail à froid. Une filière d'étirage réduit le diamètre de la barre en la tirant à travers des orifices progressivement plus petits; le métal s'écrouit à chaque passe, résistant à une déformation ultérieure. Les laminoirs aplatissent et compressent les tôles; après plusieurs passes, le matériau se raidit. Même le forgeage manuel écrouit la pièce, les coups de marteau comprimant et alignant la structure. L'acier doux devient sensiblement plus dur après seulement quelques cycles de pliage et de redressement.

Le recuit brise le cycle

Le plateau de durcissement a des limites. Un métal écroui finit par résister si fortement à toute déformation supplémentaire que le travail à froid ultérieur risque de provoquer des fissures ou des ruptures. Pour continuer à le façonner, le métal doit être recuit: chauffé à une température spécifique (généralement de 400 à 900 degrés Celsius selon l'alliage), maintenu brièvement, puis refroidi. La chaleur permet aux dislocations de migrer et de se recombiner, restaurant la ductilité. Le métal s'adoucit à nouveau et le cycle d'écrouissage peut recommencer.

L'aluminium, le cuivre et leurs alliages s'écrouissent rapidement et sont régulièrement soumis à des cycles alternant travail à froid et recuit pendant la fabrication. L'acier s'écrouit plus lentement, mais nécessite tout de même un recuit intermédiaire lors de programmes d'étirage ou de laminage sévères. L'acier inoxydable, en particulier les nuances austénitiques, s'écrouit de manière agressive et peut devenir dangereusement difficile à usiner ou à former après une déformation limitée.

L'effet est parfois recherché: un concepteur peut spécifier un état écroui (désignation H ou T sur les alliages d'aluminium) pour obtenir de la résistance sans étape de durcissement distincte. Plus souvent, c'est une contrainte: les calendriers de production doivent prévoir des cycles de recuit, l'outillage doit être suffisamment robuste pour supporter le raidissement du matériau, et les taux de rebut augmentent si la déformation dépasse la capacité du matériau avant le prochain recuit.