Traitements thermiques pour une épée de combat

[juju 77]

Et du coup, qu'en pensez vous pour ce qui est de la trempe sélective des tranchants ? Cela augmenterait-il le risque d'un voilage ou d'une casse de la lame, sur une lame à double tranchant ? Sinon, pour ne pas additionner les difficultés les unes aux autres, peut-être faudrait-il juste faire une trempe classique et un revenu poussé, voire peut-être à la limite de la détrempe sur la jonction des deux émoutures.
Par contre d'un point de vue matériel, existe-t-il des chalumeaux peu chers et faisant une flamme de la taille de celle d'un briquet, histoire de faire un revenu très sélectif si besoin ? Sinon, je pensais poser une plaque épaisse sur ma forge en y perçant un trou de la taille de la flamme voulue, et me faire ainsi une sorte de "chalumeau artisanal ". Qu'en pensez vous ?

[lamoksha]

Cela ne semble pas réalisable : la plaque finira par chauffer de toutes façon. Le problème, c'est que sur une lame de section en losange de 3cm de largeur, tu auras effectivement beaucoup de mal à ne chauffer que le centre, sans diffuser très vite au tranchant. Il existe des micro-chalumeaux genre bijoutier, mais n'oublie pas que tu devras être à cœur, en température (5mm d'acier à 15mm de distance des tranchants).
Certains réalisent des trempes sélectives à l'argile ou au mastic, sur des doubles tranchants. Là, il faut être bien symétrique évidemment.

Le risque de voilage n'est jamais nul, il est lié à plusieurs facteurs, dont à mon sens le principal : le manque d'efficacité du recuit, s'il est mal conduit. Et, le moins que l'on puisse dire, c'est que sans four de trempe, ce n'est pas facile...
La difficulté sera augmentée par ailleurs du fait de l'évaluation approximative de la nuance, et donc des températures de travail.
Pour chauffer uniformément ta lame, procéder comme t'a indiqué Bernard est tout à fait réalisable, mais il ne faut pas chauffer fort, bien au contraire : amener progressivement la lame par va-et-vient, et laisser monter tout doucement, en retirant celle-ci régulièrement dans le quasi-noir pour vérifier que l'ensemble soit bien homogène jusqu'à la température voulue, et surtout, sans jamais avoir de zones surchauffées sous peine de recommencer l'intégrale... Ce n'est pas si facile : il faut de la patience et une bonne poigne, car tu vas devoir le faire à plusieurs reprises pour normaliser (bien que Bernard t'a indiqué une combine à ce sujet, en procédant par étapes. A toi de voir...), et tremper. Tu peux t'entrainer avant sur un plat de ferraille, pour jauger la question.

Il me semble donc que cumuler plusieurs difficultés pour une première, ne soit pas une bonne idée.
Le mieux, serait d'arriver déjà à réussir le recuit, les normalisations, et la trempe surtout de cette façon, et ce sera déjà beaucoup. L'ennemi, étant un gonflement du grain, bien entendu...
Ensuite, tu pousses le revenu à un bon bleu, toujours en allant le plus doucement possible dans la montée en température. Ta lame devrait être assez souple et élastique (30 à 35° de torsion en latéral, prise dans l'étau est vraiment un minimum).
Enfin, c'est comme ça que je le verrais pour une première, et une géométrie comme celle-ci.
Bonne chance à toi.

[juju 77]

Merci de tes conseils, c'est parti pour les normalisations et le recuit !

[BDelor]

C'est plutôt parti pour la normalisation, d'abord...

Quelques précisions par rapport à tes questions :

• la trempe sélective se fera d'elle même parce que quand les tranchants seront arrivés à température de trempe, le cœur de la lame ne le sera pas encore. En fait, la difficulté est plutôt à l'inverse lorsque l'on veut obtenir une trempe parfaitement homogène, où il faut atteindre la bonne température à cœur sans surchauffer les parties minces !
• Sur une lame épaisse comme celle-ci les risques de déformation sont quand même assez peu importants, surtout si - comme l'a justement souligné lamoksha - tu as bien soigné les traitements thermiques préalables de normalisation et de recuit (normalisation d'abord, à température de trempe, recuit ensuite à température inférieure)
• pendant tes normalisations, pense à contrôler la rectitude de la lame, ça risque de bouger. Si c'est le cas, il faut redresser à chaud et reprendre ensuite les normalisations...
• Ce sont les normalisations qui affinent le grain de l'acier et c'est très important au regard des risques de casse. Attention de ne pas surchauffer ensuite au moment du recuit, ce qui ruinerait ton travail de normalisation ! Comme l'a dit lamoksha, s'il y a une chose importante c'est bien d'éviter les surchauffes et le grossissement du grain.
• Pour le revenu, une technique consiste à préchauffer des blocs de métal assez épais pour avoir une inertie thermique suffisante et à y déposer ensuite la lame à plat en faisant contact par l'arête centrale. La chaleur va diffuser lentement à partir de ce point chaud ce qui réalise d'office un gradient de température et donc un revenu plus poussé au centre que sur les flancs.

[juju 77]

Bon, j'ai terminé les normalisations aujourd'hui ; effectivement, ça n'a pas été une mince affaire.
J'ai essayé de chauffer un maximum de longueur de lame à chaque fois pour m'entrainer pour le recuit et la trempe, où toute la lame devra être chauffée en une fois ; néanmoins, je vais devoir adapter ma forge en y ajoutant la deuxieme arrivée d'air dont j'avais parlé pour pouvoir chauffer plus facilement une plus grande longueur en une fois.
J'ai cepandant encore une petite question : j'ai une peu de mal avec la notion de températures AC1 et AC3, et sur les seuls diagrammes que je trouve sur la taille du grain de l'acier il est indiqué que le grain diminue en taille à une température comprise entre AC1 et AC3. Cependant, à quoi correspondent réellement ces températures ? D'après ce que j'ai lu, ces températures varient selon le taux en carbone de l'acier. Par contre, y a t il une température "moyenne" comprise entre AC1 et AC3 qui serait valable pour la majorité des aciers ?
Je pose cette question car pour mes normalisations, je me base sur le point Curie, de démagnétisation : j'essaie de monter le moins possible au dessus de cette température pour éviter les surchauffes et donc de faire grossir le grain, mais si je suis en dessous de AC1, le grain ne va pas diminuer... là est le dilemne.

[lamoksha]

Ac1 et Ac3 correspondent à des changements de phase. Au-dessus d'A1, tu entres dans une zone d'austénitisation partielle (austénite + ferrite) qui devient complète au dessus d'Ac3, dans le cas d'un acier contenant moins de 0.8 % de carbone.
A cette valeur de C, tu passes directement dans la zone d'austénitisation dès A1.
Au dessus de cette valeur, Ac1 et Ac3 sont donc confondus, et tu entres dans une zone d'austénitisation partielle à nouveau (austénite + cémentite), qui deviendra complète au-dessus d'Acm (voir diagramme de phase).
Il faut donc connaître la température de trempe de ton acier pour savoir dans quelle zone de température auront lieu les normalisations.
Bon, tout ça est très général, pour répondre à ta question. (Que l'on me corrige, d'ailleurs si je me trompe.)

Mais ensuite intervient le diagramme de refroidissement décrivant ce qui se passe pendant la trempe, et là, ça se complique réellement car le moindre élément d'alliage change complètement les données, comme le manganèse, le chrome etc. La trempabilité de l'acier est fortement accrue et la trempe à l'eau devient trop brutale, on trempe donc à l'huile.

Il n'y a donc pas de valeur réellement commune à tous les aciers, et le vrai dilemne devant lequel tu te trouves, c'est, comme il t'a été déjà indiqué, que tu ne connais pas la nuance exacte de ton acier, pour avoir ainsi accès aux données décrites ci-dessus, émanant de l'aciérie.
Ceci dit, une grande râpe sera plutôt faite dans des aciers type XC 80 /90 , une lime est souvent en C130 ou équivalent.
Le mieux eût été de faire une ou plusieurs éprouvettes, et tester. Car même si tu tombes pile sur la bonne teneur en C, je ne vois pas de moyen simple pour savoir quels sont les éléments d'alliage, s'il y en a.

Sinon, et dans le doute, traite le comme un C80, trempe à l'huile : cela me semble plus sûr pour commencer, et voir ensuite ce que çela donne. Dans ce cas, c'est environ 840 °, 820°, 790° pour normaliser. Il te faut démarrer les normalisations bien au-dessus du point de Curie, et les finir autour de celui-ci.
J'espère que quelqu'un te donnera de meilleurs conseils que les miens. Je pense que tu commences à percevoir aussi l'intérêt de travailler avec un acier connu, surtout pour de grandes lames.

[Xav41]

J'apporte une précision, en plus.
Le Point de Curie, ou d'amagnétisme correspond à Ac1 selon ce que tu dis, c'est à dire 727° car le fer passe dans sa phase austénitique qui est amagnétique.
Comme tu peux le constater par rapport aux températures que te préconises Lamoksha, tu as encore de la marge pour chauffer.
Des personnes plus habituées que moi me corrigeront mais je crois que dès que l'on chauffe, le grain augmente invariablement, c'est bien pour ça que l'on fait des normalisations, sinon, il suffit de se donner un peu plus de mal et forger à Ac1 pour avoir un grain fin... pas possible.

Malheureusement, pour les diagrammes de refroidissement, je rejoins Lamoksha. C'est diffficile quand on ne connait pas la nuance ; certains éléments d'alliage diminuant le temps de formation de la perlite, d'autres augmentant ce temps formant des alliage auto-trempant... Cependant, pour une vieille lime, je me demande si elle ne serait pas juste en simple acier au carbone C130.

[juju 77]

Donc si je comprends bien, si le point Curie correspond à AC1, toute chauffe qui se situe au dessus du point Curie, tant que l'on ne dépasse pas AC3, et même si l'on dépasse de peu le point Curie, provoque une diminution de la taille du grain.
Par contre, ce cas de figure ne conviendrait que dans le cas ou l'on ne connait pas la nuance exacte de l'acier pour être sûr de ne pas surchauffer, et la diminution de la taille du grain va être plus lente que dans le cas d'une normalisation effectuée "normalement", je pense.
Donc me fendre d'un cycle de normalisations en plus ne serait probablement pas du luxe même si c'est habituellement inutile.
Pour ces informations, je me base sur le diagramme qui se trouve à cette adresse : lien
Pouvez vous me confirmer cela, car ce ne sont que des déductions par rapport aux informations que vous me fournissez (et je vous en remercie tous vivement, je n'arriverais pas à avancer sans vous) et celles que je glane à droite et à gauche ? Le coutelier qui m'a appris les bases de la forge ne pratiquait pas de normalisations sur ses lames, et je n'avais donc aucune notion de ce traitement thermique en dehors de ce que j'ai pu trouver sur internet.

[Xav41]

Personnellement, j'ai un gros doute sur le fait qu'une chauffe au dessus de AC1 mais inférieure à AC3 permette une diminution du grain...
Logiquement, on connait facilement AC1, quelle que soit la nuance d'acier utilisée, cela correspond à la température où les atomes de fer se réorganisent. Ce qui ne varie pas entre 2 aciers différents.

Je vois ce que tu veux dire avec le diagramme cité. As-tu bien vu les deux ? Tu remarques que l'un continue en chauffe et l'autre est refroidi. Le deuxiéme correspond à une normalisation, le premier à autre chose.

Sur le premier, la pièce continue de chauffer ou reste à la même température un certain temps, ce qui provoque le grossisement du grain dans les deux cas.
Le second monte à AC3 et est directement refroidi, ce qui conserve la taille du grain. Il est bien précisé qu'il faut réduire assez vite la température mais pas trop.

[lamoksha]

Attention à une chose : le point de Curie pour l'acier est près de 780°. Et donc nous ne sommes pas si loin de la température de trempe de beaucoup de nuances courantes en coutellerie telles le XC 80, blue paper, etc...
727°, c'est la valeur pour le fer.
A ce stade de la discussion et si je peux me permettre, il me semble qu'il y a deux sujets en un :

1.Traitements thermiques d'une épée de combat.
2.Traitements thermiques tout court.

Bien que la frustration soit compréhensible, je pense qu'à l'évidence Juju 77, tu vas devoir reprendre les fondamentaux tranquillement, avant d'attaquer des lames longues.
J'espère que tu ne le prendras pas mal, mais il te faut savoir que la progression est la même pour tout le monde : beaucoup de travail personnel, en plus de la partie théorique qui, si elle est indispensable dans ses grandes lignes, ne saurait se passer de beaucoup de pratique. Beaucoup d'aspects de la seconde partie de ce sujet (après la dernière intervention de Bernard) ont été abordés dans le détail sur le forum (voir la rubrique aciers et traitements thermiques).
Reprendre tout à zéro ou presque ici, n'a plus rien à voir avec une épée de combat, il me semble... Voilà, pardonne moi d'être aussi direct, mais je pense que cela s'impose.
Amicalement.