Que se passe-t-il lorsque les métaux sont chauffés ?L'échauffement du métal entraîne plusieurs conséquences à la fois, voici les principales.1. Le métal se dilate thermiquement dans toutes les directions, c'est-à-dire que sa longueur, sa largeur et sa surface augmentent. Lorsqu'un métal est chauffé, ses atomes et ses molécules commencent à se déplacer plus rapidement, les liaisons interatomiques s'affaiblissent, ce qui entraîne une augmentation de la distance entre elles et une augmentation du volume du métal. Une fois refroidi, les dimensions sont restaurées.2.La grande majorité des métaux et alliages augmentent leur ductilité avec l'augmentation de la température, y compris le fer, l'acier, le cuivre, l'aluminium et ses alliages, le magnésium, le laiton et autres. Dans le même temps, ces métaux acquièrent la capacité d'être forgés, c'est-à-dire de changer de forme sans se casser sous l'influence d'une force extérieure. Par exemple, l'acier chauffé à 700°C (1292°F) nécessite 4,5 fois plus de force de forgeage que l'acier chauffé à 1200°C (2192°F). D'autres métaux et alliages, tels que la fonte grise, le bronze à l'étain et les alliages de zinc, ne se déforment pas lorsqu'ils sont chauffés ; ils sont cassants et se cassent à l'impact.Les cristaux métalliques ont généralement une structure régulière, avec des atomes disposés dans un certain ordre. Cependant, lorsqu'un métal est chauffé, les atomes deviennent plus mobiles et le métal devient plus ductile. Le chauffage d'un métal peut également provoquer une modification du type de sa structure cristalline. La modification de la structure entraînera une diminution ou une augmentation de la ductilité, car le type de structure a une influence décisive sur les propriétés des métaux. Cela explique pourquoi l'effet des changements de plasticité pendant le chauffage est observé différemment pour différents métaux.3. Le rayonnement thermique des métaux lorsqu'il est chauffé provoque la lueur cerise noire de l'acier, qui est déjà perceptible lorsqu'il est chauffé à 550 ° C (1022 ° F), et à 850 ° C (1562 ° F), il se transforme en rouge vif, et puis en orange (950°C, 1742°F), jaune (1000°C, 1832°F) et blanc (1300°C, 2372°F et plus).Comme vous pouvez le voir, le spectre du rayonnement thermique dépend de la température, ainsi l'observation des couleurs de la trempe peut être utilisée pour estimer la température du métal, qui est souvent utilisée dans le traitement thermique et le forgeage, en particulier avant l'invention des thermomètres sans contact. . Les noms des couleurs de lueur : "chaleur rouge", "chaleur blanche", sont souvent encore utilisés par les métallurgistes au lieu de déterminer la température exacte.Le changement de couleur du rayonnement est dû à une augmentation des énergies des interactions internes, de l'excitation et de la relaxation des atomes métalliques, avec l'augmentation de la température. Plus la température est élevée, plus ce rayonnement est intense. Son spectre s'enrichit progressivement d'un rayonnement à ondes courtes résultant d'interactions à énergie accrue. Par conséquent, la contribution principale du rayonnement infrarouge à basse température change avec l'augmentation de la température dans le domaine de la lumière visible et dans le rayonnement ultraviolet à très haute température.4. Une augmentation de la température peut provoquer une oxydation de la surface métallique et la formation d'une couche d'oxyde sur celle-ci. Dans le cas de l'acier, une telle couche peut former un mince film métallique transparent qui subsiste lorsque la température descend jusqu'à la température ambiante. Dans ce cas, la surface du métal acquiert des couleurs arc-en-ciel. Cela est dû au fait que la surface est recouverte d'une fine couche transparente et fonctionne comme un miroir. Lorsque cette couche est très fine, elle ne reflète que certaines couleurs de la lumière du jour, ce qui est le résultat d'interférences.Avant l'avènement des pyromètres, cet effet était également utilisé comme indicateur de la température de chauffage du fer et de l'acier. Les couleurs ont été utilisées pour juger de la température de chauffage des copeaux d'acier et, par conséquent, de la fraise lors des opérations de perçage et de coupe. À l'époque moderne, il est utilisé pour créer des marquages sur les surfaces des métaux ferreux et du titane par chauffage localisé, y compris le recuit au laser.5.Si l'acier est chauffé davantage, au-dessus de 1300 °C (2372 °F, la température spécifique dépend de la nuance d'acier), la fusion du métal peut commencer. La fusion se produit parce que les atomes acquièrent une énergie élevée et que les liaisons interatomiques sont détruites, et les atomes perdent leurs positions statiques dans les cristaux et peuvent se déplacer dans le volume du matériau. Cela conduit à la perte de la forme d'origine et doit être évité lors du traitement thermique des métaux.Nous avons donc brièvement passé en revue les processus évidents qui se produisent avec un métal lorsqu'il est chauffé. Cependant, les modifications des propriétés des métaux causées par le traitement thermique sont dues à un certain nombre de raisons moins évidentes. Ces changements sont dus à des modifications de la structure métallique, et nous en discuterons plus en détail.