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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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2. Transformations
2.1 Transformations dans les conditions d’équilibre
Le diagramme d’équilibre fer-carbone (figure ) montre qu’à l’exception des alliages dont la teneur en carbone est inférieure à 0,022 %, les aciers subissent la transformation eutectoïde précédée (sauf pour les aciers à 0,77 % C) soit (si 0,02
C % < 0,77) d’une étape de formation de ferrite, soit (si 0,77 < C %
2,11) d’une étape de formation de cémentite.
2.1.1.1 Transformations des aciers à très basses teneurs en carbone ; C % < 0,02
La transformation commence (figure ) à une température variable avec la teneur en carbone mais comprise entre 912 et 900 oC environ (limite IH’) ; elle donne naissance, aux joints des grains d’austénite, à des grains de ferrite dont la teneur en carbone, très faible pour les premiers grains formés, croît au fur et à mesure de l’abaissement de la température tandis que les premiers grains formés s’enrichissent en carbone par diffusion (dans les conditions d’équilibre, la diffusion est totale) à partir des grains de ferrite plus riches (ligne IH). Le carbone, chassé des zones où se forme la ferrite, enrichit l’austénite non encore transformée (ligne IH’). La transformation s’achève à une température variable avec la teneur en carbone, mais comprise entre 912 et 727 oC (ligne IH). La structure est alors constituée de grains de ferrite contenant, en solution solide, tout le carbone présent. Avec la poursuite du refroidissement et à...
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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
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(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.
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(4) - * - Metals Reference Book, C.J. SMITHELLS. – Butterworths
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(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.
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ANNEXES
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