Introduction​
Dans le domaine de la fabrication industrielle, les procédés de traitement thermique jouent un rôle essentiel dans la détermination des propriétés mécaniques et des performances des matériaux. Parmi ceux-ci, la normalisation est une méthode de traitement thermique largement adoptée et cruciale. La normalisation, également connue sous le nom de traitement de normalisation, est un procédé qui vise à affiner la structure granulaire des métaux, en particulier de l'acier, afin d'améliorer leurs propriétés globales.​

Principe de la normalisation​
Le principe de base de la normalisation consiste à chauffer la pièce métallique à une température légèrement supérieure à sa température critique supérieure (Ac3 pour les aciers hypoeutectoïdes ou Acm pour les aciers hypereutectoïdes), généralement 30 à 50°C au-dessus de cette valeur critique. Par exemple, pour les aciers hypoeutectoïdes avec une teneur en carbone inférieure à 0,8 %, la température de recuit est sélectionnée entre 30 et 50°C au-dessus du point de transformation supérieur A3. Une fois chauffée, la pièce est maintenue à cette température pendant une certaine période pour permettre une transformation uniforme de la microstructure. Le temps de maintien dépend de facteurs tels que la taille et la forme du composant, généralement de une à huit heures. Après cela, la pièce est refroidie à l'air ou au gaz. Pendant cette phase de refroidissement, la microstructure du métal est ajustée. Par exemple, dans le cas de l'acier, les gros grains de ferrite sont transformés en grains d'austénite plus petits pendant le chauffage, puis pendant le refroidissement, les grains de ferrite se reforment, mais avec une taille de grain plus fine. Il en résulte une microstructure homogène, qui est l'objectif principal de la normalisation.​
Applications dans différentes industries​
Industrie automobile​
Dans l'industrie automobile, la normalisation est largement utilisée dans la production de divers composants. Par exemple, les pièces de moteur telles que les vilebrequins et les bielles sont souvent fabriquées en acier à teneur moyenne en carbone. Avant un traitement ultérieur ou un traitement thermique final comme la trempe et le revenu, la normalisation est effectuée. Le processus de normalisation affine la structure granulaire de l'acier, améliorant sa résistance et sa ténacité. Ceci est crucial car ces pièces de moteur doivent résister à des contraintes mécaniques élevées pendant le fonctionnement du moteur. En normalisant, les pièces peuvent mieux résister à la fatigue et à l'usure, améliorant ainsi la fiabilité et la durée de vie globales du moteur. De plus, pour les engrenages utilisés dans les transmissions, la normalisation aide à éliminer les structures granulaires irrégulières formées lors du forgeage. Cela garantit que les engrenages ont des propriétés mécaniques uniformes, réduisant le risque de défaillance prématurée due à une répartition inégale des contraintes.​
Industrie de la construction​
Dans la construction de projets d'infrastructure à grande échelle, l'acier est un matériau de construction principal. La normalisation joue un rôle important dans le traitement des composants en acier de construction. Par exemple, dans la fabrication de poutres et de colonnes en acier, la normalisation est appliquée pour améliorer leurs propriétés mécaniques. Après avoir été laminés à chaud ou forgés, ces composants peuvent avoir des structures granulaires grossières et des contraintes internes. La normalisation soulage ces contraintes internes et affine les grains, ce qui se traduit par une résistance plus élevée et une meilleure formabilité. Ceci est essentiel car ces composants structurels doivent supporter de lourdes charges dans les bâtiments et les ponts. L'utilisation d'acier normalisé peut améliorer la sécurité et la durabilité des projets de construction. De plus, pour les structures en acier soudées, la normalisation est souvent utilisée pour améliorer la qualité de la zone de soudure. Elle aide à réduire la dureté et la fragilité de la zone affectée par la chaleur autour de la soudure, rendant l'ensemble de la structure plus résistant à la fissuration et à la déformation.​
Fabrication de machines​
Dans la fabrication de machines, la normalisation est appliquée à une large gamme de composants. Par exemple, les arbres et les essieux, qui sont des composants clés des machines, sont souvent normalisés. Ces composants sont généralement fabriqués à partir d'aciers alliés. La normalisation des aciers alliés utilisés dans les arbres et les essieux améliore leur usinabilité. Cela rend le matériau plus facile à couper et à façonner pendant le processus de fabrication, réduisant ainsi le temps et les coûts de production. De plus, la normalisation améliore également les propriétés mécaniques globales de ces composants, leur permettant de mieux résister aux forces de rotation et de flexion auxquelles ils sont soumis pendant le fonctionnement de la machine. Un autre exemple est la fabrication de pièces moulées dans les machines. Les pièces moulées ont souvent des microstructures inhomogènes et des défauts internes. La normalisation peut améliorer efficacement la microstructure des pièces moulées, la rendant plus uniforme, et améliorer leurs propriétés mécaniques, telles que la résistance à la traction et la ténacité au choc.​
Avantages de la normalisation​
L'un des avantages importants de la normalisation est son processus relativement simple par rapport à d'autres méthodes de traitement thermique. Elle ne nécessite pas d'équipement complexe ni de contrôle précis des vitesses de refroidissement comme dans la trempe. Le processus de refroidissement à l'air dans la normalisation est simple et rentable. De plus, la normalisation peut améliorer les propriétés mécaniques des métaux de manière globale. Elle augmente la résistance et la dureté du matériau tout en améliorant également sa ténacité dans une certaine mesure. Par exemple, par rapport à l'acier recuit, l'acier normalisé a généralement une limite d'élasticité et une résistance à la traction plus élevées. De plus, la normalisation peut affiner la structure granulaire, ce qui est bénéfique pour améliorer la résistance du matériau à la fatigue et au fluage. Ceci est particulièrement important pour les composants soumis à des charges cycliques ou à des environnements à haute température.​
Tendances futures​
Avec le développement continu de la science des matériaux et de la technologie de fabrication, l'application de la normalisation devrait également évoluer. Une tendance est la combinaison de la normalisation avec d'autres procédés de traitement thermique avancés ou des techniques de modification de surface. Par exemple, les chercheurs explorent la possibilité de normaliser suivie d'une nanocristallisation de surface pour améliorer davantage les propriétés de surface des matériaux tout en conservant les effets bénéfiques de la normalisation sur le matériau en vrac. Une autre tendance est l'utilisation de techniques de simulation et de modélisation pour optimiser le processus de normalisation. En prédisant avec précision les changements de microstructure et de propriétés pendant la normalisation, les fabricants peuvent contrôler plus précisément les paramètres du processus, réduisant ainsi les tentatives d'essais et d'erreurs et améliorant l'efficacité de la production. De plus, à mesure que de nouveaux matériaux sont développés, la normalisation peut devoir être ajustée et optimisée pour s'adapter aux caractéristiques de ces matériaux, ouvrant ainsi de nouveaux domaines d'application pour ce procédé de traitement thermique traditionnel.​
En conclusion, la normalisation est un procédé de traitement thermique essentiel dans la fabrication industrielle. Ses applications étendues dans diverses industries contribuent de manière significative à la production de composants fiables et de haute qualité. Avec les progrès technologiques en cours, la normalisation continuera probablement à jouer un rôle vital dans le secteur manufacturier, en s'adaptant aux nouveaux défis et opportunités en matière de traitement des matériaux et de développement de produits.