Surface non préparée

Atomes

Grains

Joints de grainMorceau de métal

Surface préparée

CAP FUSION

Structure cristalline

CAP FUSION

Structure cristalline

• Les atomes de chaque grain de fer forment un réseau très régulier, ayant une structure cubique. Selon la température, le fer pur existe sous deux formes:

• le fer (alpha), qui a une structure cubique centrée;

• le fer  (gamma), qui a une structure cubique à face centrée.

CAP FUSION

Structure cubique centré• Lorsque la température est

inférieure à 910°C (1670 °F), la structure du fer prend la forme d'un cube ayant un atome à chaque coin et un dernier au centre. C'est la raison pour laquelle on appelle cette structure cubique centrée ou CC .

9 atomes de fer (Fe)

CAP FUSION

• Une des caractéristiques du fer est son magnétisme, mais il tend à le perdre lorsqu'il est chauffé. Ainsi, entre 723 et 910°C, le fer conserve sa structure alpha mais perd graduellement son magnétisme.

CAP FUSION

Structure cubique à face centrée• Lorsque la température du fer

se situe entre 910 et 1390°C (1670 et 2534°F), sa structure se transforme pour prendre la forme d'un cube ayant un atome à chaque coin (8) en plus d'un autre atome au centre de chacune des faces (6). Cette structure est appelée cubique à face centrée ou CFC.

14 atomes de fer (Fe)

CAP FUSION

Structure cubique à face centrée• Enfin, entre 1390 et son

point de fusion, 1535 °C (1670 et 2795 °F), le fer prend une autre forme qu'on appelle delta () et qui possède également une structure cubique centrée.

9 atomes de fer (Fe)

CAP FUSION

L ’allotropieIl faut noter que le fer se présente sous trois formes cristallines: , et ; le cobalt sous les forme et .

Un métal ne se cristallise pas nécessairement dans une seul système . Suivant les conditions de température, de pression, de composition, etc, il peut adopter diverses structures cristallines: c ’est l ’allotropie.

CAP FUSION

L ’allotropie

L ’allotropie du fer est de grande importance industrielle: la transformation qui permet l ’affinage du grain et la trempe des aciers.

Liquide

Vol

ume

spéc

ifiq

ue

Température, ° C.906 1401 1537CAP FUSION

Passage alpha versus gammapériode de chauffage

CAP FUSION

Passage gamma versus delta période de chauffage

CAP FUSION

Passage delta versus liquide période de chauffage

CAP FUSION

Structure de fer en fonction de la température

CC CFC CC

Fer alpha Fer gamma Fer delta

Ferrite Austénite

CAP FUSION

Le diagramme d'équilibre

Il faut maintenant définir les différentes zones du diagramme.

Ceci n ’est qu’un exercice graphique.Imprimez pour chaque étudiant (es) les deux pages suivantes.Les étudiants (es) doivent délimitées les lignes de base et coloriées ou hachurées les différentes zones du diagramme.Voici les différentes zones et leurs significations.

CAP FUSION

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 0,03 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2

CAP FUSION

C

% C en masse00

Ligne A1

Ligne Acm

Ligne A3

721

906

Ligne eutectoïde 0,8% en carbone

Identifiez les différentes lignes

CAP FUSION

C

% C en masse00

721

906

% C en masse00

721

906

Ferrite (fer 0,026%)

Austénite (0% à 2,05%)

Fer delta (0% à 1%)

Aciers hypoeutectoïdes 0,026 à 0,79% en C(Ferrite + perlite)

Aciers eutectoïdes 0,8% en C (perlite seulement)

Aciers hypereutectoïdes 0,81 à 1,7% en C(perlite+ cémentite)

Zone de transformation

+ cémentite

+

+ Liquidus

+ Liquidus

Liquidus

CAP FUSION

Aciers hypoeutectoïdesLe produit final est un acier formé de perlite ( + Fe3C), caractérisé par une structure en lamelles enveloppées dans une phase ferritique ().

( + Fe3C)

()CAP FUSION

Aciers hypoeutectoïdes

seulement

Austénite

Zone de transformation présence simultanée de fer alpha et de fer gamma

Le produit final est un acier formé de perlite ( + Fe3C), caractérisé par une structure en lamelles enveloppées dans une phase ferritique ().

( + Fe3C)

()CAP FUSION

Aciers eutectoïdes

seulement

AusténiteLe produit final est un acier formé de perlite seulement ( + Fe3C), caractérisé par une structure en lamelles.

( + Fe3C)

CAP FUSION

Aciers hypereutectoïdes

seulement

Austénite

Fe3CZone de transformation présence simultanée de fer gamma et de cémentite.

Le produit final est un acier formé de perlite ( + Fe3C) et de cémentite (Fe3C) caractérisé par une structure en lamelles enveloppées dans de la cémentite

( + Fe3C)

CAP FUSION

seulement seulementA)

B)

C)

D)

E)

F)

G)

+ Fe3C

+ Fe3C(perlite)

Fe3C

+

+ Fe3C(perlite)

+ Fe3C(perlite) seulement

Compositioneutectoïde

0,8% de carboneCAP FUSION