Durcissement des aciers - Mécanismes

Les utilisateurs d’alliages métalliques ont besoin de métal pouvant être mis en forme aisément et capable d’acquérir les caractéristiques mécaniques lui permettant de résister efficacement à la déformation plastique et à la rupture dans les conditions d’emploi. On sait que les principaux mécanismes de la déformation plastique ont pour origine le déplacement, sous contrainte, des dislocations qui sont des configurations particulières d’atomes que l’on trouve dans tous les corps cristallins. Pour durcir un métal, autrement dit augmenter sa limite d’élasticité, il faut donc trouver les moyens de gêner le déplacement des dislocations sans l’entraver totalement afin d’éviter une fragilité inacceptable. Pour ce faire, on introduit dans le réseau cristallin des obstacles de différentes sortes qui freinent le déplacement des dislocations ; ce sont par exemple :

• d’autres dislocations qui interceptent le plan de glissement des dislocations mobiles (durcissement par écrouissage) ;

• des atomes étrangers en insertion ou en substitution dans le réseau cristallin (durcissement par soluté) ;

• des précipités de particules de deuxième phase dispersées dans les grains (durcissement structural) ;

• des joints de grains et des interfaces entre les constituants majeurs de la microstructure.

L’action de ces obstacles, seuls ou en combinaison, conduit à un éventail de procédés de durcissement dont la maîtrise s’est développée au fur et à mesure que nos connaissances se sont affinées. Dans l’exposé qui suit, nous examinerons les principaux mécanismes de durcissement des aciers en nous limitant au cas où la température d’emploi est bien inférieure à la température de fusion. Dans un deuxième article  dans le présent traité, nous montrons comment ces mécanismes sont utilisés pour le durcissement des différentes nuances d’aciers en fonction de leurs principaux constituants microstructuraux.