Pour introduire les traitements thermiques, il faut savoir que tout traitement de mise en forme laminage, forgeage, estampage, extrusion, dont la modification en épaisseur ou en forme est importante est obligatoirement réalisée à chaud, sinon il y a risque (pour ne pas dire plus) de rupture du métal par écrouissage. En clair si vous souhaitez passer en laminage d'une tole de 10 mm à 0,1 mm si vous ne chauffez pas la matière vous n'y parviendrez pas.
Afin de pouvoir réaliser ce genre d'opération, il faut obligatoirement placer votre acier dans la zone austénitique. Une simple raison à cela, la structure CFC de la phase austénitique est la plus adaptée à la déformation. J'en veux pour exemple d'autres métaux (pas des alliages) dont la structure est CFC et qui sont très malléables de nature, comme le cuivre, le nickel ou l'or. Tout le monde sait (ou presque) que l'or est le plus malléable des matériaux. En effet on peut obtenir sans aucune difficulté des feuilles d'or de quelques centièmes de mm par simple laminage à froid. Donc avec le diagramme Fer-Carbone et la teneur en carbone de l'acier que vous souhaitez travailler vous savez déterminer la température minimale de chauffage pour passer votre acier en phase austénitique. Il est bien évident aussi que la masse de votre pièce et la modification de forme ou d'épaisseur que vous souhaitez apporter vont influencer la valeur de chauffage pour garantir que toute votre opération de mise en forme se réalisera toujours en phase austénitique. Mais comme rien n'est simple en métallurgie il faut aussi ne pas monter trop haut en témpérature pour ne pas détruire la matière. Bref tout est question de compromis et les forgerons l'ont compris depuis longtemps.

Passons avant d'aller plus loin à la notion d'écrouissage. Tout le monde a déjà été confronté au problème suivant. Vous êtes au font de votre jardin (de longueur infinie) en train de faire une réparation sur votre clôture. Pas grand chose, un simple fil de fer à rajouter pour maintenir la cloture sur son poteau. Comme vous aviez tout préparé à l'avance vous avez évidemment emporté le bleu de travail, le fil de fer et la bière pour vous désaltérer, mais manque de bol la pince coupante est restée sur le frigo (en prenant la bière). Deux solutions : aller la chercher ou se débrouiller. La seconde solution étant privilégiée (jardin de longueur infinie) vous entreprenez de tordre votre fil dans un sens puis dans l'autre jusqu'à ce qu'il casse. Vous remarquez au passage que ca échauffe le fil. Vous venez ni plus ni moins de mettre en évidence que l'acier ne supporte pas de déformation à froid trop importante sans casser. Vous venez aussi de créer un écrouissage dans votre acier sans le savoir, écrouissage qui a provoqué sa rupture.

Que se passe t'il réellement dans la matière lors d'une déformation? Et bien il faut savoir avant tout que l'acier et les métaux en général sont constitués de grains (sorte de sphère à facettes) collés les uns aux autres. Lors d'une déformation, ces grains sont écrasés. Si la déformation est trop importante, l'écrasement ne peut se poursuivre et il y a rupture (pour simplifier). Ce phénomène se produit à la fois à froid sur les constituants d'équilibre qui sont la ferrite et la cémentite et à chaud sur l'austénite. Seule différence la limite de déformation acceptable pour l'austénite est bien supérieure, d'ou le travail à chaud pour les déformations importantes. On imagine aussi aisément que si limite il y a on ne peut donc théoriquement pas déformer à l'infini de l'acier. En fait la nature est bien faite puisqu'elle va nous permettre par un traitement thermique de remédier à cet état de fait. En effet Si l'on opère sur un acier une importante déformation à chaud ou à froid, il suffit ensuite de le remettre en solution (phase austénitique) pour régénérer la structure (après l'avoir refroidi si la déformation s'est effectuée à chaud). De nouveau grains se forment à l'endroit des ancien (écrasés) qui vont à nouveau supporter une importante déformation. Ce phénomène est utilisé fréquemment en traitement thermique et se nomme : un recuit de recristallisation. C'est ce traitement qui est utilisé en particulier sur les tubes de cuivre dit "Recuit" et qui leur confère cette souplesse.
Le schéma ci-dessous montre le principe de ce traitement avec à gauche, la structure de départ écrouie, au centre le début de la recristallisation et à droite la nouvelle structure après traitement.