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Article

1 - ALIMENTATION DES LINGOTIÈRES ET DES EMPREINTES DE FONDERIE

2 - TEXTURE DES GRAINS DE COULÉE ET MODES DE CRISTALLISATION

3 - MACROSÉGRÉGATIONS ET MÉSOSÉGRÉGATIONS

4 - MICROPOROSITÉS ET CRIQUES INTERNES

5 - IMPORTANCE DE L’ÉTAPE DE SOLIDIFICATION

Article de référence | Réf : M59 v1

Texture des grains de coulée et modes de cristallisation
Solidification - Macrostructures et qualité des produits

Auteur(s) : Gérard LESOULT

Date de publication : 10 oct. 1989

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  • Gérard LESOULT : Ingénieur Civil des Mines - Professeur à l’École Nationale Supérieure des Mines de Nancy

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INTRODUCTION

De nombreux caractères des produits coulés sont fortement influencés par la nature du procédé mettant en jeu la solidification et par les conditions opératoires choisies pour un même procédé.

Pour prendre l’exemple le plus simple, celui des retassures dues à la contraction du métal accompagnant la solidification, on sait que ce défaut peut entraîner le rebut de 15 à 20 % de l’acier coulé en lingotière statique si l’acier ainsi coulé est calmé, c’est‐à‐dire désoxydé 1.5.1. Dans la même lingotière, on peut conduire, avec beaucoup de savoir-faire, la solidification effervescente du même acier non préalablement désoxydé (solidification avec dégagement de gaz CO). Le retrait de solidification peut être compensé alors par l’apparition de soufflures régulièrement réparties dans le lingot (cavités fermées de faibles dimensions, non oxydées, dont les parois se ressoudent au laminage à chaud) de sorte que le rebut de métal soit réduit à quelques pour-cent seulement 1.5.2. Lors de la solidification d’acier calmé, on peut aussi réduire l’étendue de la zone affectée par le retrait de solidification en ménageant une masselotte, réservoir de métal liquide qui permet d’alimenter en métal les zones en cours de solidification 1.5.1. On peut encore parler de masselotte entretenue lors de la fabrication de lingots d’acier par refusion d’électrodes (refusion sous laitier électroconducteur ou refusion sous vide) : le réservoir de métal liquide surmontant le lingot en cours de formation est renouvelé au fur et à mesure de sa solidification grâce à la fusion contrôlée d’une électrode placée au-dessus du lingot. La coulée continue fait appel à une troisième façon de maintenir un réservoir de métal liquide en position d’alimenter la pièce en cours de solidification, ici la billette ou la brame d’acier : une poche de métal liquide appelée répartiteur surplombe le produit en cours de solidification et un robinet appelé busette permet d’ajuster le débit de métal s’échappant du répartiteur à la vitesse de solidification. Dans les deux derniers procédés, la retassure cesse d’être un problème pour l’ingénieur (cf. article Coulée continue [M 7 810] [M 7 812] [M 7 814] [M 7 816] dans le présent traité).

Cet article est consacré aux caractères qui, comme les retassures, se développent à l’échelle du produit et pour l’étude desquels il faut prendre en compte le procédé de coulée.

Nota :

Le lecteur se reportera utilement à l’article Solidification- Cristallisation et microstructures Solidification. Cristallisation et microstructures.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m59


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2. Texture des grains de coulée et modes de cristallisation

2.1 Grains de coulée

En examinant à l’œil une coupe métallographique de métal brut de coulée, on observe les grains du métal. Chacun de ces grains correspond à un cristal qui s’est formé à partir d’un germe distinct (particule exogène, débris cristallin, etc., cf. Solidification- Cristallisation et microstructures) et qui s’est développé jusqu’au moment où sa croissance a été arrêtée par la présence des cristaux voisins.

Dans certains cas, notamment lorsqu’il s’agit de métaux industriellement purs ou d’alliages à très faible teneur en solutés, on ne peut distinguer que les joints de grains séparant les cristaux. Dans la plupart des cas, cependant, l’attaque métallographique met en évidence l’apparence dendritique de chaque cristal, soit que l’attaque révèle directement des hétérogénéités chimiques liées à la croissance dendritique (cf. Solidification- Cristallisation et microstructures), soit qu’une ou plusieurs autres phases aient précipité dans les espaces interdendritiques (cf. Solidification- Cristallisation et microstructures).

Quand les métaux ne subissent pas de transformation de phases au cours de leur refroidissement, il y a correspondance entre la microstructure mise en évidence par les réactifs micrographiques et la structure de coulée révélée par les réactifs macrographiques. Sinon, et c’est le cas de la plupart des aciers, la structure micrographique, qui peut aussi présenter l’apparence de grains, n’a souvent aucun rapport avec la structure macrographique de coulée ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - VERTMAN (A.A.), SAMARIN (A.M.), TURBOVSKII (B.M.) -   Sbornik Strojenije : Svojestva zidkih metallo.  -  ANSSSR Moskva, 162 (1960) (Cité par NEHENDZI (J.A.) Propriétés de fonderie des alliages Fonderie, 271, 415, oct. 1968.

  • (2) - ALBERNY (R.) -   Transfert de chaleur et solidification en coulée continue.  -  « Coulée et solidification de l’acier », Publication de la Rev. de Métal., 302 (1977).

  • (3) - CHUANG (Y.K.), SCHWERDTFEGER (K.) -   Étude expérimentale et théorique de la solidification d’un alliage Fe-C à 0,6 % de carbone.  -  Arch. Eisenhüttenwes. 44 (5), 341 (1973).

  • (4) - LECOMPTE (H.) -   *  -  Cours d’aciérie. Éditions de la Revue de Métallurgie. Paris (1962).

  • (5) - DUNPHY (R.P.), ACKERLIND (C.G.), PELLINI (W.S.) -   Solidification, Feeding Characteristics of Gray and Nodular Irons  -  Foundry, 107, juin 1954.

  • ...

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