Le brasage au chalumeau, la trempe et le revenu

Le principe : trois opérations, trois températures

Pour fabriquer un pointeau, on fait trois choses avec la même flamme, à trois températures différentes.

Opération	Température	Ce qui se passe
Braser	environ 850 à 900 °C	la brasure fond et colle les deux pièces, qui ne fondent pas
Tremper	environ 800 à 850 °C, puis refroidissement brutal	l'acier devient très dur… et très cassant
Revenir	environ 220 à 250 °C	l'acier reste dur mais ne casse plus au premier coup

Le poste oxyacétylénique

Un poste, c'est deux gaz et un chalumeau qui les mélange.

• La bouteille d'oxygène (ogive blanche) et la bouteille d'acétylène (ogive marron). L'acétylène est le combustible, l'oxygène le comburant : sans oxygène, la flamme est jaune, noire de suie et trop froide.
• Chaque bouteille porte un mano-détendeur. Il a deux manomètres : l'un indique la pression dans la bouteille (ce qui reste de gaz), l'autre la pression de service, celle qui part vers le chalumeau, et que tu règles.
• Le chalumeau mélange les gaz dans une buse. Chaque tuyau est protégé par un clapet anti-retour, qui empêche la flamme de remonter dans le tuyau.

Les pressions de la vidéo : environ 1,5 bar pour l'oxygène et 0,5 bar pour l'acétylène. On règle une pression de service chalumeau ouvert : on ouvre un peu le robinet du chalumeau, on tourne la vis du détendeur jusqu'à lire la valeur, puis on referme.

Deux règles qui ne se discutent pas :

• L'acétylène ne dépasse jamais 1,5 bar, quelle que soit la buse : au-delà, il devient instable et peut se décomposer violemment.
• Aucune trace de graisse ou d'huile sur un raccord d'oxygène : l'oxygène pur enflamme l'huile, et ça explose. On ne touche pas un raccord d'oxygène avec des mains grasses.

Allumer, régler la flamme, éteindre

Allumer. On ouvre un peu l'oxygène, puis l'acétylène, et on enflamme avec un briquet à friction (jamais une allumette, la main serait trop près de la flamme), buse loin de toi et des autres.

Pourquoi ouvrir un peu d'oxygène avant ? Une flamme purement acétylénique est jaune vif et dégage une suie noire épaisse. Quelques gouttes d'oxygène la rendent propre.

Régler. On alterne un peu d'acétylène, un peu d'oxygène, jusqu'à obtenir un dard net, d'environ 3 à 4 cm dans la vidéo.

La flamme a trois zones :

• le dard : bleu clair, brillant, juste devant la buse ;
• la zone intermédiaire, juste après le dard : c'est la plus chaude, environ 3 000 °C, et c'est avec elle qu'on brase ;
• le panache : la fin de la flamme, plus froide.

Flamme	Aspect	Quand
Carburante (trop d'acétylène)	dard flou, entouré d'un voile blanc, suie	jamais pour braser : elle noircit et ne chauffe pas bien
Neutre	dard net, bien dessiné	le réglage de départ
Oxydante (trop d'oxygène)	dard court, bleu, qui siffle	à éviter : elle brûle la surface de l'acier

Éteindre. On ferme d'abord l'acétylène (la flamme s'arrête sans fumée), puis l'oxygène.

Remiser. On ferme les deux bouteilles, on ouvre les robinets du chalumeau pour vider les tuyaux, on lit les deux manomètres à zéro, puis on desserre les vis des détendeurs. Un détendeur qu'on laisse vissé s'abîme et peut envoyer un coup de pression au prochain allumage.

Le brasage : assembler sans fondre

Braser, ce n'est pas souder. Quand on soude, on fait fondre le métal des pièces. Quand on brase, seul le métal d'apport fond (ici une brasure à base de laiton, vers 850 à 900 °C). Les pièces en acier, elles, restent solides : elles sont seulement assez chaudes pour que la brasure s'y accroche.

La brasure se glisse dans le jeu entre les deux pièces par capillarité, comme l'eau remonte dans un morceau de sucre. Ici, c'est le jeu entre la tige de Ø 6 et le trou de Ø 6 : très faible, donc idéal.

Le décapant est une poudre qui dissout l'oxyde. Sans lui, la brasure roule en billes au lieu de mouiller le métal. On en dépose sur le bout de la baguette chauffée, puis on chauffe les pièces jusqu'à ce que la poudre fonde et s'étale.

Le geste.

1. Plier le bout de la baguette : une baguette droite peut éborgner quelqu'un.
2. Chauffer la pièce la plus massive : le manche chauffe plus lentement que la tige. Si on chauffe seulement la tige, elle est rouge pendant que le manche est encore froid, et la brasure n'y mouille pas.
3. Quand les pièces sont au rouge sombre, toucher la jonction avec la baguette : la brasure fond au contact de la pièce chaude, pas de la flamme.
4. La brasure fait le tour du joint. On ne chauffe pas plus qu'il ne faut : une brasure qui fume est une brasure qui brûle.

Tous les aciers ne durcissent pas

Un acier ne se trempe que s'il contient assez de carbone : à partir de 0,35 % environ.

Acier	Carbone	Se trempe ?
Acier doux (rond du commerce, S235)	environ 0,2 %	non : il reste doux
Acier à outils, acier pour burins, ressorts	0,5 à 1,2 %	oui
Acier de roulement (rouleaux, aiguilles, 100Cr6)	environ 1 %	oui, très bien

C'est pourquoi la tige de ton premier pointeau, si elle est en acier doux, ne marque rien : elle s'écrase dès la première frappe, quoi que tu fasses à la flamme. Un roulement, lui, est fait d'un acier fait pour durcir.

Comment le savoir sans le tremper ?

• L'étincelle à la meule : un acier doux fait de longues étincelles simples, un acier à haute teneur en carbone fait des étincelles qui éclatent en étoiles.
• La lime : après une trempe, la lime glisse sur un acier dur.
• Le coup de marteau : une pièce de roulement neuve est dure, une tige de quincaillerie est molle.

Les couleurs du chauffage, et l'aimant

À l'œil, un acier chaud change de couleur avec la température :

Couleur	Température approximative
Rouge sombre, à peine visible	550 °C
Rouge	650 °C
Rouge cerise sombre	750 °C
Rouge cerise	800 à 850 °C : on trempe
Rouge orangé	900 °C
Orange	950 °C et plus : trop chaud

La couleur dépend de la lumière : en plein soleil on la sous-estime, dans la pénombre on la voit mieux.

Une astuce plus sûre : l'aimant. Un acier perd son magnétisme vers 770 °C. On approche un aimant au bout d'une pince : tant qu'il colle, l'acier n'est pas prêt. Quand il ne colle plus, on est au rouge cerise : c'est l'instant de tremper.

La trempe : durcir

Quand un acier à haute teneur en carbone dépasse environ 780 °C, sa structure change. S'il refroidit lentement, elle revient comme avant. S'il refroidit très vite, elle reste « figée » dans un état dur : c'est la trempe.

• On chauffe au rouge cerise, pas plus (au-delà, le grain grossit et l'acier devient plus cassant).
• On plonge la pièce verticalement et on la remue dans le liquide.
• L'huile est plus douce que l'eau : la pièce est très dure et ne se fend presque jamais. C'est elle qu'on choisit pour un acier de roulement. Une huile moteur usagée ou une huile de tournesol font l'affaire.
• L'eau refroidit très brutalement : la pièce est encore plus dure, mais elle peut se fendre (tapure). C'est le liquide de dépannage, quand on n'a pas d'huile.
• L'huile s'enflamme au contact d'une pièce rouge : bac métallique profond, couvercle pour étouffer la flamme, extincteur CO₂ à portée, et jamais d'eau sur de l'huile qui brûle.

Pourquoi ça durcit, à l'échelle des atomes. Un acier, c'est un mur de briques : des atomes de fer rangés en rangées qui peuvent glisser les unes sur les autres, et c'est ce qui le rend mou. Le carbone se range en petits amas. Au rouge cerise, le fer change de structure et avale le carbone. Refroidi lentement, le mur a le temps de se ranger et de chasser le carbone : il redevient mou. Refroidi brutalement, le carbone n'a pas le temps de sortir : il reste coincé comme des cales entre les rangées, qui ne glissent plus. L'acier est dur, mais il casse net au lieu de se déformer. Un acier doux a trop peu de carbone pour coincer quoi que ce soit : il ne durcit pas. L'animation ci-dessous le montre atome par atome (pour aller plus loin).

Pour les plus curieux. Le fer chaud, au-dessus de 750 à 800 °C environ, a une structure appelée austénite (cubique à faces centrées), qui dissout le carbone. Refroidie lentement, elle revient à la ferrite (cubique centrée), qui ne contient presque pas de carbone : celui-ci sort et forme des grains de carbure de fer (la cémentite) ; l'ensemble s'appelle la perlite, et c'est un acier mou. Refroidie très vite, l'austénite se transforme sans que le carbone puisse partir : on obtient la martensite, une structure cubique centrée étirée et sursaturée en carbone. C'est elle, très dure et très tendue, qui fait la dureté d'un acier trempé.

Pourquoi la tige du pointeau est « détrempée » après le brasage. Pour braser, tu as chauffé l'aiguille de roulement au rouge et tu l'as laissée refroidir lentement à l'air. La dureté d'usine a disparu : l'aiguille est redevenue molle. Il faut donc la retremper après le brasage. C'est ce qu'on voit dans la vidéo.

Le revenu : réparer la fragilité

Une pièce trempée est dure comme du verre, et se casse comme du verre. Le revenu consiste à la réchauffer doucement, bien en dessous de la trempe, pour relâcher les tensions internes.

Température	Couleur d'oxyde sur l'acier poli	Dureté (acier de roulement)	Usage
200 °C	blanc, argenté	environ 61 HRC	pièces de frottement, calibres
220 à 250 °C	jaune paille, brun	environ 58 à 60 HRC	pointeau, poinçon, foret
270 °C	pourpre	environ 56 HRC	burin
300 °C	bleu	environ 54 HRC	tournevis, ressort

Le revenu ne durcit jamais : il fait perdre un peu de dureté pour gagner beaucoup en tenue au choc. Pour un pointeau, on cherche jaune paille à brun.

Faire un revenu quand on n'a pas de four

Tous ces moyens marchent pour un petit outil, à faire dans les minutes qui suivent la trempe : une pièce trempée qu'on laisse refroidir toute une nuit peut se fendre toute seule.

1. Le revenu à la couleur, au chalumeau. C'est la méthode d'atelier de toujours. Après la trempe, on blanchit la pointe à la toile émeri pour voir les couleurs. On chauffe doucement le manche, loin de la pointe, à la flamme éloignée : la chaleur monte vers la pointe et les couleurs d'oxyde défilent. Dès que le jaune paille à brun atteint l'extrémité, on plonge la pièce dans l'eau pour figer le résultat.
2. Le four de cuisine ou un petit four électrique : 230 °C pendant 30 minutes à 1 heure, puis on laisse refroidir à l'air. C'est la méthode la plus régulière, et un four d'occasion de ce type coûte très peu.
3. Une plaque chauffante à thermostat réglée à 230 °C : on pose la pièce dessus pendant une vingtaine de minutes.
4. Un crayon thermique (marque qui fond à 230 °C environ) : on trace un trait sur la pièce, on chauffe doucement, et dès que le trait fond, on plonge. C'est plus fiable que l'œil, pour quelques euros.

Meuler sans détremper

En meulant ou en affûtant une pièce trempée, on la chauffe : si elle bleuit à la meule, elle vient de subir un revenu à plus de 300 °C et n'est plus assez dure. On meule par touches, avec un bac d'eau à côté, et on trempe la pièce dans l'eau avant qu'elle ne chauffe trop.

Une pièce trempée peut aussi éclater à la meule : lunettes et protecteur en place.