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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
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gilisation par le revenu !!!