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Auteur(s)
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Guy MURRY : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble, Docteur-Ingénieur - Ingénieur-Conseil Métallurgie et Aciers - Ancien directeur de l’OTUA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Comme il a été indiqué dans l’article des Techniques de l’Ingénieur Aciers. Généralités [62], le principal facteur de durcissement du fer est, en pratique, la précipitation de carbures (ce qui implique l’addition de carbone au fer et donc la fabrication d’acier), carbures qui peuvent être des carbures :
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de fer, ce qui est le cas des aciers non alliés ;
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d’éléments d’alliage carburigènes introduits dans le fer, cas qui correspondent à certains aciers alliés.
Ces notions conduisent à la nécessité de « conditionner » correctement la précipitation des carbures, c’est-à-dire de provoquer leur formation au sein des grains de fer en leur donnant une taille la plus proche de la taille optimale [63]. D’un point de vue général, ce résultat est obtenu, pour nombre de métaux, par des opérations de traitement thermique qui provoquent des transformations structurales que l’on peut schématiser comme suit :
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la mise en solution des précipités par chauffage à une température suffisamment élevée (fonction de la composition de l’alliage et des conditions d’équilibre) ; en effet, ces précipités sont généralement trop grossiers à l’état brut de solidification ;
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le refroidissement rapide pour empêcher la précipitation et maintenir donc l’alliage à l’état sursaturé à la température ambiante (cela pour éviter les hétérogénéités qu’apporterait le fait qu’un refroidissement, quel qu’il soit, n’est pas uniforme dans toute la section d’un morceau de métal ; les conditions de germination et de croissance des précipités sont alors différentes d’un point à un autre) ;
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le réchauffage contrôlé pour provoquer la précipitation optimale.
Il est donc indispensable de connaître, dans ces conditions, le comportement d’un alliage durcissable par précipitation et donc d’étudier ses transformations.
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- Version archivée 1 de janv. 1980 par Guy MURRY
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1. Généralités
Dans le cas des aciers les transformations structurales décrites plus avant interfèrent avec les transformations allotropiques du fer, c’est-à-dire avec ses changements de système cristallin.
1.1 Transformations allotropiques du fer
Entre – 273 oC et 912 oC d’une part et d’autre part de 1 394 oC à 1 538 oC, la structure cristalline du fer pur est cubique centrée (CC) (cette structure n’est pas compacte) ; dans cet état, les atomes de fer occupent les sommets et le centre d’un cube dont l’arête, à 20 oC, mesure 0,2866 nm (0,286 nm à – 273 oC, 0,2903 nm à 912 oC, 0,293 nm à 1 394 oC).
Entre –273 oC et 912 oC, la forme cristalline du fer est dite « fer
», par contre entre 1 394 oC et 1 538 o C, elle est dite « fer
» bien qu’elles soient toutes deux identiques.
Entre 912 oC et 1 394 oC, la structure cristalline du fer pur est cubique à face centrée (CFC) (structure compacte). Dans cet état, les atomes de fer occupent les sommets et les centres des faces d’un cube dont l’arête mesure 0,3647 nm à 912 oC et 0,3678 nm à 1 394 oC (elle mesurerait 0,355 nm à 20 oC). Cette forme est dite « fer
»
Ces évolutions des paramètres de maille engendrent des modifications du volume spécifique du fer qui sont décrites, en valeur relative, dans le tableau ci-contre.
À l’examen de ce tableau, on constate que la transformation α ↔ γ est accompagnée d’une variation du volume spécifique du fer (1 % environ soit à peu près 0,34 % en longueur — retrait au chauffage, dilatation au refroidissement).
La transformation...
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NORMES
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Valeurs de convention dureté-résistance à la traction de l’acier - NF A 03-173 - 11-84
-
Essai de trempabilité Jominy - NF A 04-303 - 06-79
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Les transformations des aciers ainsi que leurs traitements thermiques font l’objet de très nombreuses publications dont il n’est pas possible de dresser ici une liste complète.
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(2) - * - Dans cette bibliographie, nous avons essentiellement retenu les références qui correspondent à des documents qui complètent l’article.
-
(3) - * - Metals Handbook, vol. 8, American Society for Metals.
-
(4) - * - Metals Reference Book, C.J. SMITHELLS. – Butterworths
-
(5) - ORLICH (J.) - Beschreibung der Austenitisierungsvorgange unlegiertier und legierter Stahle bein Induktiver Schnellerwarmung. - 196 p. (45 ref.), 1971, Technischen Universitat Berlin.
-
(6) - ORLICH (J.), ROSE (A.), WIEST (P.) - Atlas zur Warmebehandlung der Stahle, - vol. 3, 1973, Verlag Stahleisen MBH, Düsseldorf.
- ...
ANNEXES
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