Trempe sélective d'une lame de couteau

[Daniel]

Bonjour à tous,
je m'intéresse en collectionneur amateur à la coutellerie artisanale, et il m'arrive souvent d'entendre parler de trempe sélective.
Il s'agit probablement d'un traitement de l'acier, et j'imagine que ce traitement a soit pour but de durcir la lame, soit pour but de la rendre moins cassante.
En quoi consiste cette technique exactement ?
Que signifie le terme sélectif ?
Merci !

[BDelor]

Bonjour Daniel,

la trempe, comme tu le sais sans doute, est un traitement thermique qui permet d'augmenter la dureté de l'acier.

La contrepartie de ce traitement est une perte de souplesse, et un risque de casse accru. Pour remédier à ces inconvénients qui peuvent être gênants sur des lames de longueur importante pouvant être soumises à des efforts également importants (machettes, grands couteaux de chasse type bowie), on fait en sorte de ne pas appliquer la trempe à la totalité de la lame mais seulement à son tranchant. Ainsi, le tranchant bénéficie des effets de la trempe, mais comme le dos de la lame n'est pas trempé, l'ensemble conserve une meilleure souplesse et un moindre risque de casse.

Pour opérer une trempe sélective, différentes techniques sont possibles :
- ne porter à température de trempe que le tranchant de la lame
- plonger le tranchant de la lame dans le liquide de trempe en laissant le dos à l'air libre,
- recouvrir la lame d'une gangue de matière réfractaire à l'exception du tranchant

Dans tous les cas, l'objectif est de restreindre sélectivement l'effet de la trempe au seul tranchant, d'où le terme de trempe sélective.

La trempe met en jeu une structure cristalline particulière de l'acier. Dans le cas d'une trempe sélective, la transition entre la zone trempée et la zone non trempée peut être rendue visible par un polissage très poussée. Cette transition, appelée ligne de trempe, se présente sous la forme d'une sorte de voile ombré présentant différentes nuances. Cet effet est notamment visible sur les katanas japonais.

Voici un exemple de ligne de trempe (sur une lame de petite taille comme celle-ci, la raison d'une trempe sélective est uniquement esthétique) :

[Daniel]

Merci BDelor pour cette réponse très éclairante. Du reste, cela suscite d'autres questions.

Quels sont les indicateurs qui permettent à un coutelier de maitriser la technique de trempe ? S'agit-il d'indicateurs visuels ?

Au sujet de ce bleu qui évoque les volutes des gitanes de S. Gainsbourg :
- Cette couleur se révèle-t-elle à froid ?
- Est-elle plus marquée sur certains types d'acier comme les inox ?
- Est-il possible de porter ce bleu sur la totalité de la lame (du tranchant jusqu'au dos), si l'on fait abstraction de l'aspect fonctionnel de la trempe ?

Merci à tous.

[BDelor]

La principale difficulté pour maîtriser la trempe est l'évaluation correcte de la température.
Cela peut se faire par contrôle visuel, car la couleur du métal évolue en fonction de la montée en température. Avec de l'expérience, il est possible de la "lire" de manière assez précise.

D'autres méthodes moins empiriques sont couramment utilisées par les couteliers : utilisation d'un four de trempe régulé en température, ou encore d'un appareillage laser permettant la lecture sans contact de la température. En effet, dans certains cas, l'évaluation visuelle n'est pas suffisante :
- l'échelle des couleurs est différentes d'un acier à l'autre, (elle est notamment modifiée par la présence d'éléments d'alliage), de sorte qu'un coutelier sera en quelque sorte "étalonné" pour un acier qu'il utilise couramment, mais ne sera pas aussi à l'aise avec d'autres nuances;
- pour être efficace, la trempe doit être effectuée dans une fourchette de températures plus ou moins étroite, qui est différente pour chaque acier. Les aciers non alliés, usuellement appelés aciers "carbone", sont assez tolérants et acceptent la trempe dans une fourchette assez large, de sorte qu'une évaluation visuelle est parfaitement possible. En revanche les aciers alliés ne tolèrent que des écarts de température faibles (quelques dizaines de degrés), ce qui rend la technique visuelle plus délicate.

Enfin, les aciers inox et certains aciers modernes nécessitent de pratiquer des successions de paliers de longue durée (jusqu'à plusieurs heures) à température constante et précise, éventuellement sous atmosphère neutre, ce qui rend incontournable l'utilisation de fours de trempe.

Concernant la couleur bleue : il s'agit d'une couleur de revenu.Le revenu est effectué après la trempe pour en adoucir les effets (une lame trempée et non revenue casse quasiment comme du verre). Le revenu consiste à porter le métal à une température usuellement de l'ordre de 200 °C pendant quelques heures ce qui déclenche une transformation de la structure l'acier et conduit à un état légèrement moins dur, mais considérablement moins cassant (comme la trempe, le revenu peut lui aussi être sélectif).

Dans cette zone de températures (autour de 200°C) une oxydation de surface se produit sur l'acier, et la couleur de cette oxydation est directement liée à la température : du jaune pâle au pourpre, puis au bleu. La couleur peut être parfaitement homogène si la température est parfaitement maîtrisée (peu conseillé pour une lame, car un revenu au bleu signifie une perte quasi totale des effets de la trempe). Comme il s'agit d'une oxydation en surface, cet effet reste fragile et sera facilement effacé par frottement si le métal n'est pas protégé.

Voici un très bel exemple de bleuissement :




Le sujet d'où provient cette photo : Grue couronnée

Et un autre très bel exemple : Insecte en métal

[cardoso5fr]

BDelor a fait une explication bien complète.

Sur des petites lames, la trempe sélective est utilisée pour le coté esthétique. Sur de plus longues lames, elle prend toute sa raison d'être en permettant d'avoir une certaine dureté au tranchant et un dos non trempé (donc mou).

Certains vont lui préférer le revenu sélectif déjà mentionné (sur des aciers non alliés), c'est à dire une trempe intégrale de la lame avec une température de revenu différente entre le tranchant (on va dire un jaune foncé au tranchant et du bleu au dos). Il n'y aura pas la jolie ligne de trempe mais on peut trouver que la lame dispose d'un peu plus de "pêche".

Une autre voie que je vais bientôt explorer, c'est une première trempe intégrale de la lame, suivie d'une trempe sélective avec chauffe sélective du tranchant.
Comme ça, on obtient lors de la chauffe pour la trempe sélective un gros revenu du dos de la lame (par diffusion de la chaleur) et on dispose d'une jolie ligne de trempe. Je vais faire des essais d'ici peu dans cette voie (il faut bien entendu faire un revenu après la trempe sélective).

[Daniel]

Merci pour cette réponse très claire. Je commence à mieux comprendre le processus de production de ces lames.
Le nec plus ultra serait donc de faire un revenu adapté à la trempe.

Le revenu se fait-il dans la foulée de cette technique de trempe sélective ou est-il possible, et cela sans conséquence, d'effectuer un revenu quelques jours après avoir trempé une lame ?
J'ai vu un sujet présentant une première utilisation de l'acier 60Ni20 d'Achim Wirtz.

Comment le coutelier se débrouille-t-il pour connaitre les paramètres optimaux de la trempe dans la cas d'une 1ère utilisation ?
Quels sont les tests effectués en post-production pour évaluer la qualité de la trempe ?
Ces tests sont-ils à la portée d'un amateur de couteau ?

Merci pour ce véritable cours.

[cardoso5fr]

Merci pour cette réponse très claire. Je commence à mieux comprendre le processus de production de ces lames.
Le nec plus ultra serait donc de faire un revenu adapté à la trempe.

Le revenu en fait n'est pas adapté à la trempe, mais adapté à l'utilisation prévue de l'acier (dans ce cas un couteau). La trempe permet d'obtenir la dureté maximale de l'acier, et le revenu d'adapter à l'utilisation future. Le revenu ne sera pas le même pour une pièce ressort (lame d'amortisseur), et pour un outil de coupe (couteau forgée à partir de cette lame d'amortisseur).

Le revenu se fait-il dans la foulée de cette technique de trempe sélective ou est-il possible, et cela sans conséquence, d'effectuer un revenu quelques jours après avoir trempé une lame ?
J'ai vu un sujet présentant une première utilisation de l'acier 60Ni20 d'Achim Wirtz.

Il est préférable de le faire dans la foulée, l'acier peut continuer à "travailler" après la trempe et une fois refroidi. Il faut de préférence dé-stresser tout ça assez rapidement. J'ai déjà vu une tapure apparaitre sur une lame dont je n'avais pas immédiatement fait le revenu une heure après la trempe (c'est assez "énervant").
Mais souvent, on peut attendre sans trop de problème. Ce n'est pas une obligation

Comment le coutelier se débrouille-t-il pour connaitre les paramètres optimaux de la trempe dans la cas d'une 1ère utilisation ?
Quels sont les tests effectués en post-production pour évaluer la qualité de la trempe ?
Ces tests sont-ils à la portée d'un amateur de couteau ?

• Si c'est un acier de récupération, c'est un peu à l'expérience, et en fonction des informations glanées sur le types d'acier utilisé pour tel ou tel "objet ou outil".
• Sur un acier connu (disons par exemple que tu l'achètes chez Achim ou Bonpertuis), il est fourni avec les températures de trempe, de revenus, de recuits, de forge..... Et ces informations sont disponibles assez facilement sur la toile pour une bonne partie des aciers.

Pour la trempe, personnellement, je teste à la lime. J'en ai différentes que je sais plus ou moins dures (elles ne sont pas étalonnées, il y a des kits avec des duretés précises, moi c'est juste par expérience).

• Si cela glisse c'est que ma lame est plus dure que ma lime, donc la trempe a pris (ce qui ne veut pas dire qu'elle est parfaite, le grain peut être mauvais... mais c'est une autre question).
• Si la lime mord l'acier, c'est que la dureté de la lame est moins importante que la lime.
• Aprés dans les tests non destructifs, on peut fendre du bois en "bâtonnant" avec une buche (si le couteau est prévu pour bien entendu), couper divers matériaux... Enfin utiliser le couteau pour son utilisation d'origine.
• Dans les tests destructifs, passage à l'étau, pliage de la lame (vérification de la résilience, de l'angle avant rupture), casse de la lame pour vérifier le grain et la validité du traitement thermique. Et puis études métallographiques, "billage" enfin si on dispose du matériel nécessaire ou de quelqu'un qui a accès à ce genre de matériel. :D