L'acier est un alliage de fer et de carbone. Le taux de carbone est généralement inférieur à 1,6%. Au-delà de 2%, on parle de fonte.
D'autres éléments chimiques peuvent être ajoutés pour modifier ses propriétés mécaniques ou physico-chimiques. C »est le cas par exemple des aciers inoxydables qui contiennent un minimum de 13% de chrome. On lui associe généralement du Nickel pour améliorer sa résistance à la corrosion.
Tous ces éléments modifient les qualités mécaniques et physico-chimiques des aciers. Des traitements thermiques permettent de modifier celles-ci selon la destination finale du matériaux. Ils agissent sur la cristallisation de l'acier : on obtiendra alors des aciers martensitiques, perlitiques, etc..;
Il y a 4 principaux traitements, régulièrement effectués sur les pièces métalliques.
Le recuit : L'acier est chauffé à une température légèrement supérieure à la température de transformation pendant un temps plus ou moins long, puis est laissé se refroidir lentement. Le recuit est généralement appliqué pour diminuer les contraintes internes et adoucir (abaisser sa dureté) en vue de son usinage ultérieur.
La trempe : Cela consiste à chauffer l'acier à une température légèrement supérieure à la température de transformation et à refroidir rapidement celui-ci très rapidement. La trempe peut suivant la composition de l'acier s'effectuer à l'air, dans, l'huile…
La trempe permet d'augmenter la dureté et de la résistance à l'acier en figeant la martensite, une phase métastable très dure.
Le revenu : L'acier est chauffé à une température inférieure à celle de la transformation puis est refroidi lentement. Le revenu permet d'améliorer la ténacité et diminue les tensions internes.
La détente : même principe que le revenu mais à des températures beaucoup plus faibles (inférieures à 200°C). Généralement utilisée après une trempe, un traitement de surface… Le but est d'atténuer les contraintes sans modifier les propriétés mécaniques. Cela permet d'éviter des ruptures prématurées des pièces mécaniques.
Après traitement thermique, des contrôles sont effectués pour s'assurer de l'absence de défauts : étude de la cristallisation en coupe à l'aide d'un microscope ou recherche de défauts par ultrason pour ne citer que les plus courants.
Des essais mécaniques sont également menés :
Différentes échelles de dureté sont utilisées pour donner la dureté des matériaux