Bonjour tout le monde,
J'ajouterai une chose pour les alliages de titane ou le titane pur.
Le titane réagit violemment avec l'oxygène, l'azote, le carbone et l'hydrogène; et ce à partir de 300°C. Si on arrive à obtenir des effets de couleur (comme pour l'inox quand on le soude) le titane a un mécanisme vicieux qu'il faut connaître (et respecter) pour sa mise en œuvre :
C'est un métal doté d'une forte malléabilité quand il est pur au sens industriel, à 99.5%. Pur, il peut se déformer beaucoup avant de rompre, un peu comme l'inox austénitique (la fameuse série "300" : les 304, 316, 309, 321...). Une fois qu'on l'a déformé (mieux vaut le faire à froid, mais il faut des machines puissantes vu ses hautes caractéristiques mécaniques) le titane se retrouve en limite de rupture, étant écroui au maximum il faut faire un recuit, à 700°C pendant deux bonnes heures !.
Et c'est là où le piège intervient !
A partir de 300°C, le titane absorbe comme une éponge l'oxygène de l'air, mais aussi l'azote, le carbone et l'hydrogène s'il y en a.
NOTA : L'hydrogène est produit très localement dans le dard de la flamme de l'oxyacétylène, c'est que qui permet d'avoir une flamme réductrice avec lequel on peut souder des métaux, cette flamme n'étant ainsi ni oxydante, ni carburante !
Le titane réagit à chaud avec ces "polluants atmosphériques", il va former des eutectiques avec eux. En fait, l'oxygène, l'azote, le carbone et l'hydrogène vis-à-vis du titane jouent le même rôle que le carbone vis-à-vis du fer.
On forme ainsi des oxydes de titane, des nitrures voire des carbonitrures de titane (et des hydrures). Et ces composés sont extrêmement durs et cassants.
Le souci, c'est que ces polluants pénètrent à cœur dans le titane, au point de diminuer considérablement sa ductilité. A la moindre contrariété mécanique il va se briser net comme du verre, et couper comme ce dernier !
On a beau retirer les surfaces colorées avec un abrasif, le métal est donc irrémédiablement pollué.
Process de trempe du titane (enfin mon processus qui est repris sur celui de Jens ANSO)
* Chauffe au rouge / orange brillant : Trempe dans l'eau : Ce process est fait deux fois de suite.
* Chauffe au rouge / orange brillant : Laisse refroidir à l'air.
* Nettoyage de l'ensemble à l'abrasif pour enlever la couche d'oxyde qui s'est formé.
Les deux montées suivies d'un refroidissement dans l'eau peut s'apparenter à une opération de recuit, mais ici les températures et temps de maintien me semblent trop froid et surtout trop court pour ce faire. Cette opération s'approche beaucoup du recuit tel qu'obtenu avec du cuivre pur, pour cintrer localement un tube écroui / dressé. A mon sens, cette opération va surtout conduire à apporter au titane des éléments durcissants.
La chauffe au rouge-orangé suivi d'un refroidissement à l'air va elle faire effectivement durcir le métal par le mécanisme décrit plus haut.
A noter que pour être plus parlant, je vous donne un ordre de grandeur :
Si je prends deux échantillons de titane pur, un grade 1 et un grade 4, ils ont des caractéristiques très différentes : le grade 1 est franchement mou, le grade 4 est lui très raide. Mais à quoi tient cette différence ?
A la teneur en oxygène surtout, et comme on peut le voir, ça tient à trois fois rien !
La seule modification de la teneur en oxygène provoque une variation de la résistance mécanique et une augmentation de la fragilité, pour un métal pur pourtant très ductile de nature.
Titane Grade 1 - anciennement noté T35 : élasticité 0.2% = 170 MPa, limite de rupture = 240 MPa, Allongement (en %) : 24 %, Striction : 30 %. Titane pur, avec O < 0.18 %, Fe < 0.20 %, H < 0.015 %, C < 0.08 %, N < 0.03 %.
Titane Grade 2 - anciennement noté T40 : élasticité 0.2% = 275 MPa, limite de rupture = 345 MPa, Allongement (en %) : 24 %, Striction : 30 %. Titane pur, avec O < 0.25 %, Fe < 0.30 %, H < 0.015 %, C < 0.08 %, N < 0.03 %. Soit 0.07% d'oxygène en plus que Gr.1
Titane Grade 3 - anciennement noté T50 : élasticité 0.2% = 380 MPa, limite de rupture = 450 MPa, Allongement (en %) : 18 %, Striction : 30 %. Titane pur, avec O < 0.35 %, Fe < 0.30 %, H < 0.015 %, C < 0.08 %, N < 0.05 %. Soit 0.17% d'oxygène en plus que Gr.1
Titane Grade 4 - anciennement noté T60 : élasticité 0.2% = 485 MPa, limite de rupture = 830 MPa, Allongement (en %) : 15 %, Striction : 25 %. Titane pur, avec O < 0.40 %, Fe < 0.50 %, H < 0.015 %, C < 0.08 %, N < 0.05 %. Soit 0.22% d'oxygène en plus que Gr.1
En conclusion, avec 0.22% d'oxygène en plus, le titane grade 4 devient presque 3 fois plus résistant que la nuance la plus pure.
L'allongement est lui réduit de moitié, c'est considérable au vu du très peu d'oxygène apporté.
Et chauffer à l'air libre une feuille de titane lui fait ingurgiter très vite beaucoup trop de polluants N et O surtout, mais aussi C et H au passage de la flamme, au point d'obtenir du titane cassant comme du verre. Pour forger du titane sans le modifier, il faut le faire soit sous vide d'air soit sous atmosphère d'argon, et là même les industriels ont du mal à le faire...
Je pense que la coloration électrolytique après formage est bien meilleure qu'un traitement à la flamme, mais elle est malheureusement uniforme. Cette coloration n'altère en aucune manière l'excellente résistance à la corrosion du titane, de très loin supérieure à celles des inox de la série 300.
Mais pour le formage d'une telle pièce, il faut pouvoir y arriver avec des outils de formage puissants, le grade 1 étant nettement plus indiqué pour cela (et disponible à moindre prix) que le grade 5 (TA6V) qui demeure raide comme la Justice !
Une alternative pour se fournir à moindre coût, c'est de s'adresser à des chaudronneries spécialisées dans les appareils à pression et dans la fabrication d'échangeurs de chaleur. Ils revendent leurs chutes à des filières de recyclage, mais peuvent les revendre plus cher à un particulier ou à un professionnel; et ces derniers réaliser quand même une économie, plutôt que d'avoir à se fournir via eBay ou des sociétés spécialisées dans la revente de feuilles de titane découpées au tarif fort.
J'attire votre attention sur le fait qu'un certain nombre de grades de titane sont alliés avec du palladium; pour un usage expressément joaillier : les grades 7, 11, 16, 17 et 18. Le grade 12 contient du Nickel et du Molybdène et ne peut être employé à cette fin (allergie au Nickel !).
Plus d'informations ici (fichier .pdf en Anglais).Bien à vous.
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