Séance 5 : Etude métallographique des structures de trempe - Influence de la vitesse de refroidissement

• Dégraisser les 2 échantillons.

• Polissage miroir de la face non-billée Papiers abrasifs successifs : 800 → 1200

puis rinçage (eau + alcool) et séchage Pâte diamantée 6 µm

puis rinçage (eau + alcool) et séchage

Polissage à deux mains !!

• Mise en évidence des structures de trempe par attaques sucsecondes au réactif nital

puis neutralisation (eau + alcool) et séchage

• Observation des structures de trempe au microscope Nikon Grossissements successifs : X50 → X100 → X200 → X400

• Comparer les structures que vous observez après les deu

thermiques. Comparer les également à la structure après recuit obla séance 3. Les structures doivent être en complète correspondduretés obtenues lors de la séance 4.

• En comparant vos résultats à ceux des autres trinômes, valid

suivants : La trempabilité d’un acier est fonction de sa teneur en carbone.en carbone est élevée, plus il est facile (possible) de « faire » de La dureté de la martensite est fonction de la teneur en carbone dla teneur en carbone est élevée, plus la martensite est dure.

Polissage miroir

cessives de 6

x traitements servée lors de ance avec les

er les effets

Plus la teneur la martensite. e l’acier. Plus

Rappels et définitions :

o Nital : Solution d’acide nitrique (6 à 10%) très fortement diluée dans de l’alcool éthylique.

o Ferrite : Solution solide terminale ou primaire, d’insertion de carbone dans du fer de structure cubique centrée. Solubilité maximale en carbone = 0,02%

o Cémentite : Carbure de fer Fe3C (structure orthorhombique) - Phase riche en carbone du diagramme métastable. %Cat = 25% - %Cmasse = 6,67%.

o Perlite : Agrégat constitué de lamelles alternées de ferrite et de cémentite. %C = 0,85%.

o Trempe martensitique = traitement thermique en deux étapes :

1. Austénitisation par chauffage lent et progressif jusqu’à la température Ac3 + 50°C, suivi d’un maintien dont la durée est fonction de la massivité de la pièce, pour favoriser la diffusion des divers éléments d’alliage (en particulier le carbone).

2. Refroidissement brutal obtenu par une trempe à l’eau ou à l’huile, provoquant le cisaillement d’un réseau sursaturé en carbone et l’apparition d’une structure en aiguilles : la martensite. Cette transformation est quasi-instantanée et donc sans diffusion.

o Conséquences de la trempe sur les propriétés mécaniques :

Rm , Re , Re/Rm → 1, A% , H et KCU .

Trempe Austénitisation

C

+ atomes de carbone dans Fe3C

de structure orthorhombique

Rm = 720 Mpa Re = 400 Mpa A% = 20%

martensitique

Rm = 2000 Mpa Re = 2000 Mpa A% = 0%

Traitements thermiques des aciers

La possibilité de traiter thermiquement un acier est soumise à une condition indispensable :

C’est ce qu’on appelle l’austénitisation.

Paramètres d’austénitisation :Ta , la température d’austénitisation.ta , la durée ou le temps de maintien à haute température.

L’austénitisation

L’objectif des traitements thermiques est de d’un matériau en vue d’une application

donnée.

«« Avoir 100% d’austénite avant le refroidissementAvoir 100% d’austénite avant le refroidissement »».

modifier les caracté-ristiques mécaniques

Influence de la vitesse de refroidissement.

Traitements thermiques des aciersDifférents types de refroidissement

Refroidissement lent (four fermé).⇒ tjrs en état d’équilibre thermodynamique⇒ extrapolation au diagramme d’équilibre

thermodynamique

Refroidissement lent (four fermé).⇒ tjrs en état d’équilibre thermodynamique⇒ extrapolation au diagramme d’équilibre

thermodynamique

Refroidissement à l’huile

Refroidissement à l’huile

Refroidissement à l’eau

Refroidissement à l’eau

Refroidissement à l’air

Refroidissement à l’air

Refroidissement four ouvert

Refroidissement four ouvert

Ta°T°

t

T°

t

Transf. quasi-instantanée,sans diffusion ou .

⇒ utilisation du diagramme TRC

Transf. quasi-instantanée,sans diffusion ou .

⇒ utilisation du diagramme TRC

Transformations avec diffusionTransformations avec diffusion

DuretéDureté

martensitiquemartensitique

Diagramme TRC de l’acier 35 CD4

Austénitisé à 850°C pendant 30 mn Indice des grains : 9

Carbure de titane dans une matrice bainito-martensitique.

Structure bainito-martensitique avec des grains de ferrite.

o En général, une trempe martensitique est suivie d’un revenu ou traitement thermique qui a pour objectif d’atténuer les effets négatifs de la trempe : diminuer la fragilité (KCU ) sans trop diminuer la dureté et l’élasticité.

Influence de la température de revenu.

Ajustement des caractéristiques mécaniques

Influence des paramètres du revenu sur les caractéristiques mécaniques.

20

25

30

35

40

45

50

55

10 11

Dur

eté

HR

C

( )tlog20TP +=

Attention à la fra

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Paramètre d'Hollomon et Jaffé : P x 10-3

Acier au molybdène : 0,35% C et 5% Mo

hentetKenT rr

rr°

gilisation par le revenu !!!