Qu'est-ce qui fonctionne à chaud?
Le travail à chaud est un terme utilisé pour chauffer de l'acier ou d'autres métaux, puis les laminer, les estamper ou les marteler selon les formes désirées. Le chauffage des métaux au-dessus de leur point critique, où les cristaux de métaux peuvent s'écouler comme des liquides très épais, réduit les contraintes et facilite leur roulage et leur mise en forme. Les métaux soumis au travail à chaud peuvent être moins fragiles ou moins susceptibles de se fendre que les métaux traités à froid.
Les métaux contiennent une structure cristalline, un mélange aléatoire de cristaux à plusieurs côtés qui peuvent être comparés à des grains de sable. Lorsque la plupart des métaux sont à la température ambiante, les cristaux sont étroitement liés et le métal est considéré comme rigide. Si le métal est chauffé au-dessus de sa température de cristallisation, appelée point critique, les cristaux perdent leur adhérence et le métal coulera ou pourra être mis en forme facilement.
Le travail à froid des métaux à la température ambiante crée des pièces métalliques très résistantes, mais peut causer des contraintes sur le métal, entraînant éventuellement des fissures ou une défaillance. Cela est dû au fait que les cristaux de métal ne peuvent pas se déplacer les uns par rapport aux autres et qu'ils souhaitent revenir à une condition de stress moindre. La mise en forme à froid peut être comparée à l’étirement d’une bande de caoutchouc, les cristaux étant soumis à des contraintes. Les métaux peuvent être chauffés plus tard dans un processus appelé recuit, dans lequel le métal est chauffé à haute température, maintenu là, puis refroidi lentement pour réduire le stress. Le travail à chaud évite ce stress et rend le métal beaucoup plus facile à manipuler.
Lorsque les métaux chauds sont laminés, les cristaux de métal glissent les uns sur les autres et changent de forme, passant d'une forme circulaire à une forme longue et plus fine. Ce changement peut rendre le métal plus fort dans la direction des cristaux, mais plus faible si une force est ajoutée dans le sens opposé. Les métaux laminés peuvent être recuits pour récupérer une partie de la forme cristalline originale, ce qui renforce le métal.
Travailler à des températures plus élevées crée un métal ductile, un métal qui peut fléchir ou qui est moins fragile. La ductilité peut être un inconvénient pour les pièces nécessitant une résistance élevée aux chocs, telles que les outils ou les lames. Le travail à chaud peut être suivi d'un revenu, qui est un chauffage, suivi d'un refroidissement rapide dans de l'eau ou de l'huile, pour retrouver une partie de la ténacité du métal travaillé à froid.
Un des inconvénients du travail à chaud est la température requise pour atteindre le point critique de certains métaux. Certains aciers à haute résistance peuvent nécessiter un chauffage à des températures très élevées pour permettre de travailler sans créer de contraintes sur les métaux. Ces températures peuvent nécessiter des machines-outils spéciales capables de conserver leur résistance et leur ténacité lorsqu'elles sont exposées à des températures élevées du métal. Cet équipement peut également nécessiter des circuits de chauffage à haute température sur des rouleaux ou des pièces estampées pour maintenir le métal au chaud et empêcher le travail à froid.