{"id":4234,"date":"2026-07-03T01:26:31","date_gmt":"2026-07-03T01:26:31","guid":{"rendered":"https:\/\/hontitan.com\/?p=4234"},"modified":"2026-07-03T01:26:32","modified_gmt":"2026-07-03T01:26:32","slug":"titanium-heat-treatment-guide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hontitan.com\/fr\/titanium-heat-treatment-guide\/","title":{"rendered":"Traitement thermique du titane : temp\u00e9ratures de recuit, STA et \u00e9limination des contraintes par nuance"},"content":{"rendered":"

Le traitement thermique du titane varie consid\u00e9rablement selon la nuance de l'alliage. Les nuances 1 \u00e0 4 de titane commercialement pur (CP) ne peuvent \u00eatre soumises qu'\u00e0 un recuit (538\u2013760 \u00b0C \/ 1 000\u20131 400 \u00b0F) et \u00e0 un traitement de d\u00e9tente ; elles ne peuvent pas \u00eatre renforc\u00e9es par traitement thermique. La nuance 5 (Ti-6Al-4V), l\u2019alliage le plus couramment utilis\u00e9, peut \u00eatre recuite \u00e0 une temp\u00e9rature comprise entre 691 et 760 \u00b0C (1 275 et 1 400 \u00b0F) ou soumise \u00e0 un traitement de mise en solution \u00e0 une temp\u00e9rature comprise entre 913 et 954 \u00b0C (1 675\u20131 750 \u00b0F) puis soumis \u00e0 un vieillissement \u00e0 524\u2013552 \u00b0C (975\u20131 025 \u00b0F) pour atteindre une r\u00e9sistance sup\u00e9rieure d\u2019environ 20% \u00e0 celle de l\u2019\u00e9tat recuit. La temp\u00e9rature de r\u00e9f\u00e9rence critique pour tout alliage de titane est la b\u00eata transus<\/strong>\u2014un chauffage \u00e0 une temp\u00e9rature sup\u00e9rieure modifie fondamentalement la microstructure et les propri\u00e9t\u00e9s du mat\u00e9riau. Tout traitement thermique \u00e0 une temp\u00e9rature sup\u00e9rieure \u00e0 538 \u00b0C (1 000 \u00b0F) n\u00e9cessite un environnement sous vide, sous gaz inerte ou sous atmosph\u00e8re protectrice, conform\u00e9ment \u00e0 la norme AMS 2801.<\/p>\n\n\n\n

Guide rapide : temp\u00e9ratures de traitement thermique du titane par nuance<\/h2>\n\n\n\n
\"Four<\/figure>\n\n\n\n

Le tableau que tout ing\u00e9nieur sp\u00e9cialis\u00e9 dans le titane devrait avoir ajout\u00e9 \u00e0 ses favoris. Toutes les temp\u00e9ratures sont issues des fiches techniques des laminoirs ATI et des exigences de la norme AMS 2801.<\/p>\n\n\n\n

Grade<\/th>Alliage<\/th>Beta Transus<\/th>Lutte contre le stress<\/th>Temp\u00e9rature de recuit<\/th>Dur\u00e9e de recuit<\/th>Option STA<\/th><\/tr><\/thead>
Premi\u00e8re ann\u00e9e<\/td>CP Ti (0,181 TP3T O max)<\/td>~888 \u00b0C \/ 1 630 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1 000\u20131 100 \u00b0F<\/td>538\u2013704 \u00b0C \/ 1 000\u20131 300 \u00b0F<\/td>\u00bd \u00e0 2 h, climatisation<\/td>Non<\/td><\/tr>
Niveau 2<\/td>CP Ti (0,25% O max)<\/td>~913 \u00b0C \/ 1 675 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1 000\u20131 100 \u00b0F<\/td>649\u2013760 \u00b0C \/ 1 200\u20131 400 \u00b0F<\/td>\u00bd \u00e0 2 h, climatisation<\/td>Non<\/td><\/tr>
Niveau 3<\/td>CP Ti (0,35% O max)<\/td>~921 \u00b0C \/ 1 690 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1 000\u20131 100 \u00b0F<\/td>649\u2013760 \u00b0C \/ 1 200\u20131 400 \u00b0F<\/td>\u00bd \u00e0 2 h, climatisation<\/td>Non<\/td><\/tr>
Grade 4<\/td>CP Ti (0,40% O max)<\/td>~949 \u00b0C \/ 1 740 \u00b0F<\/td>538\u2013593 \u00b0C \/ 1 000\u20131 100 \u00b0F<\/td>649\u2013760 \u00b0C \/ 1 200\u20131 400 \u00b0F<\/td>\u00bd \u00e0 2 h, climatisation<\/td>Non<\/td><\/tr>
5e ann\u00e9e<\/td>Ti-6Al-4V<\/td>995 \u00b0C \u00b1 14 \u00b0C \/ 1 820 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F<\/td>538\u2013649 \u00b0C \/ 1 000\u20131 200 \u00b0F<\/td>691\u2013760 \u00b0C \/ 1 275\u20131 400 \u00b0F<\/td>\u00bd \u00e0 2 h, AC ou FC<\/td>Oui (STA)<\/strong><\/td><\/tr>
Niveau 23<\/td>Ti-6Al-4V ELI<\/td>977 \u00b0C \u00b1 4 \u00b0C \/ 1 790 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F<\/td>482\u2013649 \u00b0C \/ 900\u20131 200 \u00b0F<\/td>704\u2013732 \u00b0C \/ 1 300\u20131 350 \u00b0F<\/td>1 \u00e0 8 h, climatisation<\/td>Oui (rarement)<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

AC = refroidissement par air, FC = refroidissement par four. Sources : fiches techniques ATI ; AMS 2801D ; fiche technique CP Ti de Carpenter Technology.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Le principe le plus important :<\/strong> Pour les nuances de grade 5 et 23, la temp\u00e9rature de recuit doit rester inf\u00e9rieure d\u2019au moins 35 \u00e0 80 \u00b0C au transus b\u00eata. Si cette limite est d\u00e9pass\u00e9e, on obtient, lors du refroidissement, une microstructure b\u00eata enti\u00e8rement transform\u00e9e : une pi\u00e8ce \u00e0 la structure plus grossi\u00e8re, plus r\u00e9sistante, mais pr\u00e9sentant une r\u00e9sistance \u00e0 la fatigue inf\u00e9rieure \u00e0 celle requise par la plupart des applications.<\/p>\n\n\n\n

Comprendre le Beta Transus \u2014 Pourquoi cette temp\u00e9rature change tout<\/h2>\n\n\n\n

La phase b\u00eata transus constitue le point de r\u00e9f\u00e9rence thermique le plus important en m\u00e9tallurgie du titane.<\/strong> Chaque param\u00e8tre de traitement thermique \u2014 recuit, traitement de mise en solution, traitement de d\u00e9tente \u2014 est d\u00e9fini par rapport \u00e0 celui-ci.<\/p>\n\n\n\n

Le titane pur subit une transformation allotropique \u00e0 882,5 \u00b0C : en dessous de cette temp\u00e9rature, sa structure cristalline est hexagonale compacte (HCP), appel\u00e9e phase alpha<\/strong>. Au-dessus, la structure passe \u00e0 un r\u00e9seau cubique centr\u00e9 (BCC), le phase b\u00eata<\/strong>. Lorsque l'on ajoute des \u00e9l\u00e9ments d'alliage \u2014 aluminium, vanadium, oxyg\u00e8ne, \u00e9tain \u2014, cette temp\u00e9rature de transformation varie.<\/p>\n\n\n\n

Pour le Ti-6Al-4V, le transus b\u00eata se situe \u00e0 environ 995 \u00b0C (1 820 \u00b0F)<\/strong>, avec une tol\u00e9rance typique indiqu\u00e9e par le fabricant de \u00b114 \u00b0C (\u00b125 \u00b0F). Cela signifie qu\u2019un lot donn\u00e9 de Ti-6Al-4V peut subir sa transformation entre 981 \u00b0C et 1 009 \u00b0C. Les donn\u00e9es de production d\u2019ATI indiquent 999 \u00b0C \u00b1 14 \u00b0C (1 830 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F) pour leur produit 6-4.<\/p>\n\n\n\n

Pourquoi la tol\u00e9rance est-elle importante ? :<\/strong> Si vous effectuez un traitement de mise en solution \u00e0 960 \u00b0C et que la temp\u00e9rature de transus b\u00eata pour cette chaleur particuli\u00e8re est de 981 \u00b0C, vous restez en dessous de la temp\u00e9rature de transus et vous travaillez dans la zone biphasique alpha+b\u00eata \u2014 ce qui correspond exactement \u00e0 la situation souhait\u00e9e pour le traitement STA. Mais si la transus est de 958 \u00b0C et que vous \u00eates \u00e0 960 \u00b0C, vous l'avez d\u00e9pass\u00e9e. La fraction b\u00eata \u00e0 cette temp\u00e9rature est d\u00e9sormais de 100%, et la microstructure apr\u00e8s refroidissement sera compl\u00e8tement diff\u00e9rente.<\/p>\n\n\n\n

C'est pourquoi la fiche technique d'ATI sp\u00e9cifie un traitement de mise en solution \u00e0 une temp\u00e9rature comprise entre 1 675 et 1 750 \u00b0F (913\u2013954 \u00b0C) \u2014 une plage d\u00e9lib\u00e9r\u00e9ment fix\u00e9e entre 45 et 85 \u00b0C en dessous du transus b\u00eata nominal, ce qui offre une marge suffisante pour compenser les variations de temp\u00e9rature.<\/p>\n\n\n\n

La classe 23 (ELI) pr\u00e9sente un transus b\u00eata nettement inf\u00e9rieur : 977 \u00b0C \u00b1 4 \u00b0C (1 790 \u00b0F \u00b1 25 \u00b0F)<\/strong>. La composition chimique ELI plus stricte (teneur en Fe plus faible, teneur en \u00e9l\u00e9ments interstitiels plus faible) fait l\u00e9g\u00e8rement baisser la courbe de transus. Cela a une incidence sur tous les param\u00e8tres de traitement thermique : le recuit, la plage de traitement de mise en solution et les sp\u00e9cifications AMS applicables diff\u00e8rent tous de ceux de la nuance 5 standard.<\/p>\n\n\n\n

Nuances de titane CP<\/a> Les nuances 1 \u00e0 4 sont des alliages alpha purs. Leur transus b\u00eata varie de 888 \u00b0C pour la nuance 1 \u00e0 949 \u00b0C pour la nuance 4 (une teneur plus \u00e9lev\u00e9e en oxyg\u00e8ne et en fer stabilise la phase b\u00eata, ce qui augmente le transus). Comme ces nuances ne contiennent aucun \u00e9l\u00e9ment stabilisateur de la phase b\u00eata, tel que le vanadium, il n\u2019y a rien \u00e0 pr\u00e9cipiter pendant le vieillissement \u2014 Aucun STA n'est possible.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Les quatre types de traitements thermiques du titane \u2014 et leur fonction respective<\/h2>\n\n\n\n
Traitement<\/th>Zone climatique<\/th>Objectif principal<\/th>Niveaux concern\u00e9s<\/th><\/tr><\/thead>
Lutte contre le stress<\/td>482\u2013649 \u00b0C (900\u20131200 \u00b0F) \u2014 bien en dessous de la temp\u00e9rature de recuit<\/td>R\u00e9duire les contraintes r\u00e9siduelles r\u00e9sultant de l'usinage, du formage et du soudage<\/td>Tous les niveaux<\/td><\/tr>
Recuit<\/td>538\u2013760 \u00b0C selon la nuance \u2014 en dessous du transus b\u00eata<\/td>Optimiser la ductilit\u00e9, la t\u00e9nacit\u00e9 et la stabilit\u00e9 dimensionnelle<\/td>Tous les niveaux<\/td><\/tr>
Solution Treat + Age (STA)<\/td>ST : 913\u2013954 \u00b0C, puis \u00c2ge : 480\u2013595 \u00b0C<\/td>Optimiser la r\u00e9sistance (jusqu\u2019\u00e0 environ 201 TP3T par rapport \u00e0 l\u2019\u00e9tat recuit)<\/td>Grade 5, Grade 23 (rarement), certains alliages b\u00eata<\/td><\/tr>
Recuit b\u00eata<\/td>Au-dessus du transus b\u00eata, puis refroidissement contr\u00f4l\u00e9<\/td>Optimiser la t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 la rupture et la r\u00e9sistance \u00e0 la propagation des fissures<\/td>Alliages de classe 5, b\u00eata<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

La plupart des pi\u00e8ces a\u00e9rospatiales et industrielles sont livr\u00e9es dans l'un des deux \u00e9tats suivants : recuit au laminoir<\/strong> (AMS 4928 pour les barres\/lingots en Ti-6Al-4V) ou trait\u00e9 par bain et vieilli<\/strong> (AMS 4965). Le choix d\u00e9pend du niveau de r\u00e9sistance requis, des dimensions de la section et de la capacit\u00e9 de la g\u00e9om\u00e9trie \u00e0 r\u00e9sister \u00e0 la trempe \u00e0 l'eau lors du traitement de mise en solution.<\/p>\n\n\n\n

Recuit du titane : recuit d'usine, recuit complet et recuit duplex<\/h2>\n\n\n\n
\"Sch\u00e9ma<\/figure>\n\n\n\n

Le recuit standard du titane permet d'obtenir un \u00e9tat de base stable et ductile \u2014 mais le terme \u201c recuit \u201d recouvre au moins trois proc\u00e9d\u00e9s distincts, chacun donnant des r\u00e9sultats diff\u00e9rents.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Recuit au laminoir<\/h3>\n\n\n\n

\u00c9tat le plus courant du Ti-6Al-4V disponible dans le commerce. Le mat\u00e9riau est recuit en usine pendant ou apr\u00e8s la transformation primaire \u2014 g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 une temp\u00e9rature comprise entre 700 et 790 \u00b0C (1 292 et 1 454 \u00b0F) pour les barres et les t\u00f4les. La norme AMS 4928 s'applique aux barres, billettes et pi\u00e8ces forg\u00e9es en Ti-6Al-4V \u00e0 l'\u00e9tat recuit, dont les propri\u00e9t\u00e9s minimales sont les suivantes : 895 MPa (130 ksi) de r\u00e9sistance \u00e0 la rupture et 825 MPa (120 ksi) de limite d'\u00e9lasticit\u00e9 pour l'allongement du 10%<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Pour CP titane<\/a> (Niveaux 1 \u00e0 4), le recuit permet d'obtenir une structure alpha \u00e9quiaxe enti\u00e8rement recristallis\u00e9e. La taille des grains et la r\u00e9sistance peuvent \u00eatre ajust\u00e9es en faisant varier la temp\u00e9rature de recuit dans cette plage : des temp\u00e9ratures plus basses donnent des grains plus fins et une r\u00e9sistance plus \u00e9lev\u00e9e ; des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es grossissent les grains et maximisent la ductilit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

Recuit complet \/ Recuit de recristallisation<\/h3>\n\n\n\n

Pour le Ti-6Al-4V ayant subi un fort travail \u00e0 froid ou pr\u00e9sentant une microstructure d\u00e9form\u00e9e suite \u00e0 un usinage agressif, on proc\u00e8de \u00e0 un recuit de recristallisation complet : 704\u2013760 \u00b0C (1 300\u20131 400 \u00b0F)<\/strong>, 2 heures, refroidissement \u00e0 l'air ou au four. On obtient ainsi une structure alpha \u00e9quiaxe recristallis\u00e9e de mani\u00e8re plus compl\u00e8te qu'avec un recuit de laminage.<\/p>\n\n\n\n

Recuit duplex<\/h3>\n\n\n\n

Un recuit en deux \u00e9tapes utilise deux phases de temp\u00e9rature pour optimiser l'\u00e9quilibre entre la phase alpha et la phase b\u00eata transform\u00e9e. Les donn\u00e9es de recherche publi\u00e9es dans TotalMateria et Scientific Reports montrent que le traitement en deux \u00e9tapes du Ti-6Al-4V \u2014 combinant une phase de mise en solution \u00e0 haute temp\u00e9rature et une phase de stabilisation \u00e0 basse temp\u00e9rature \u2014 permet d'obtenir des gains de r\u00e9sistance pouvant atteindre 25% par recuit standard en usine<\/strong> tout en conservant une ductilit\u00e9 suffisante.<\/p>\n\n\n\n

Le proc\u00e9d\u00e9 en deux \u00e9tapes : tout d'abord, chauffage jusqu'\u00e0 la plage sup\u00e9rieure alpha+b\u00eata (~925 \u00b0C), refroidissement \u00e0 l'air ou dans le four, puis maintien \u00e0 une temp\u00e9rature inf\u00e9rieure (~700 \u00b0C) pour stabiliser la microstructure. On obtient ainsi une microstructure bimodale (alpha primaire \u00e9quiaxe + b\u00eata transform\u00e9) qui offre un bon \u00e9quilibre entre r\u00e9sistance \u00e0 la fatigue et t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 la rupture.<\/p>\n\n\n\n

Recuit b\u00eata<\/h3>\n\n\n\n

Le chauffage du Ti-6Al-4V au-del\u00e0 de son transus b\u00eata (~995 \u00b0C), suivi d'un refroidissement lent, permet d'obtenir une microstructure alpha+b\u00eata de type \u201c Widmanst\u00e4tten \u201d enti\u00e8rement lamellaire. Le recuit b\u00eata optimise la t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 la rupture et la r\u00e9sistance \u00e0 la propagation des fissures<\/strong> au prix d\u2019une limite d\u2019\u00e9lasticit\u00e9 et d\u2019une r\u00e9sistance \u00e0 la fatigue \u00e0 haut nombre de cycles inf\u00e9rieures. Il est utilis\u00e9 pour les pi\u00e8ces structurelles \u00e0 section \u00e9paisse dans les a\u00e9ronefs \u00e0 rotors et dans certaines applications de cellule, o\u00f9 la t\u00e9nacit\u00e9 prime sur la r\u00e9sistance maximale.<\/p>\n\n\n\n

Traitement de l'alliage Ti-6Al-4V : les param\u00e8tres qui d\u00e9terminent ses propri\u00e9t\u00e9s<\/h2>\n\n\n\n
\"Diagramme<\/figure>\n\n\n\n

Le traitement en solution (ST) constitue la premi\u00e8re \u00e9tape du STA \u2014 et les param\u00e8tres que vous choisissez \u00e0 ce stade d\u00e9terminent, plus que toute autre variable, la microstructure et la r\u00e9sistance finales.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La fen\u00eatre \u00ab Solution Treat \u00bb<\/h3>\n\n\n\n

D\u2019apr\u00e8s les donn\u00e9es de production d\u2019ATI et les exigences de la norme AMS 4965, la plage de traitement de la solution pour le Ti-6Al-4V est de 913\u2013954 \u00b0C (1 675\u20131 750 \u00b0F)<\/strong>, maintenue pendant au moins 1 heure. Certaines sources indiquent que cette plage commence \u00e0 904 \u00b0C (1 660 \u00b0F) \u2014 la fiche technique d'ATI pr\u00e9cise que la limite inf\u00e9rieure pour son produit est de 913 \u00b0C.<\/p>\n\n\n\n

Cette plage est d\u00e9lib\u00e9r\u00e9ment fix\u00e9e entre 45 et 80 \u00b0C en dessous du transus b\u00eata nominal (~995 \u00b0C). Entre 913 et 954 \u00b0C, environ 70 \u00e0 85% de la microstructure est constitu\u00e9e de phase alpha, tandis que 15 \u00e0 30% de phase b\u00eata est pr\u00e9sente \u00e0 cette temp\u00e9rature. Lors d\u2019une trempe \u00e0 l\u2019eau \u00e0 partir de cette plage, la phase b\u00eata se transforme soit en :<\/p>\n\n\n\n