LA TREMPE DES ACIERS

LA TREMPE DES ACIERS
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PRINCIPE DE LA TREMPE
1. Austénétisation: Chauffer
dans le domaine gamma
(AC3 ou ACcm +50°C)
2. Maintien isotherme pour
homogénéiser
3. Refroidissement pour éviter
de former les constituants
d’équilibre.
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ETUDE DE LA MARTENSITE
Martensite
Structure CC du Fer Alpha
a
a
c
R site: 0.19Ä
Carbone
Structure tétragonale centrée
R atome de C: 0,77Ä
3
ETUDE DE LA MARTENSITE
a ou c
c
a
%C
Martensite = maille très déformée  structure très dure (car difficile
à déformer à nouveau
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ETUDE CRISTALLOGRAPHIQUE DE LA
MARTENSITE
a ou c
C
Ferrite: 0.02%C
0.1%C
0.38%C
0.55%C
A
0.8%C
1%C
%C
1 atome
4.6 atomes
17
25
36
45
500 mailles
500 mailles
500
500
500
500
a
a
La déformation ne se limite pas à une seule maille mais
elle est répartie aux mailles proches
c
5
ETUDE DE LA MARTENSITE
Martensite en latte
%C  0.5%
Martensite aciculaire
%C > 0,5%
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ETUDE DE LA MARTENSITE
Structure aciculaire aciculaire
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LA MARTENSITE: TEMPERATURE
DE FORMATION
•
C’est une transformation de l’Austénite
– Qui a lieu sans diffusion atomique (déplacements d’atomes à la
vitesse du son): transformation displacive
– Qui a lieu à une température Ms : Martensite Start
– Qui finit à une température Mf: Martensite Finish
– Andrews: Ms= 539 - 423.%C-30.4%Mn-17.7%Ni-12.1%Cr-7.5%Mo
– Koïstinen-Maburger: 
)]
T = 100-100exp[-0.011(Ms-
(pourcentage d’austénite transformée en martensite) à une
Température 
0.3%C
0.92%C
Ms = 400°C
Ms = 150°C
1,5% 
r
41% 
r
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ETUDE DE LA MARTENSITE
Vitesses critiques
0
CE
VC1
CNE + CE
VC2
CNE
Vr
°C/s
VC1:
1° Vitesse critique de trempe à partir de laquelle apparaît la martensite :
Vitesse critique de recuit
VC2:
2° Vitesse critique de trempe à partir de laquelle toute l’austénite est
encore présente au point de transformation Ms.
CE: Constituants d’équilibre : Hypo:Ferrite + Perlite, Perlite, Hyper Perlite +
Cémentite
CNE: Constituants de Non équilibre: Martensite
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ETUDE DE LA MARTENSITE
Vitesses critiques
Acier hypoeutectoïde
0
Ferrite + Perlite
VC1
Ferrite + Perlite
VC2
Vr
°C/s
Martensite + 
r
Martensite + 
r
Acier eutectoïde
0
VC1
Perlite
PN
PL
PN
Perlite
Martensite + 
r
VC2
Vr
°C/s
Martensite + 
r
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ETUDE DE LA MARTENSITE
Vitesses critiques
Acier hypoeutectoïde
0
Ferrite + Perlite
VC1
Ferrite + Perlite
Martensite + 
r
VC2
Vr
°C/s
Martensite + 
r
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HV
ETUDE MECANIQUE DE LA
MARTENSITE
Martensite: Structure très dure car
800
les dislocations ne peuvent se
déplacer que très difficilement
380
%C
0.1
0.5
La martensite est d’autant plus dure que
le pourcentage de carbone est important:
structure cristalline de plus en plus
déformée
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HV
ETUDE MECANIQUE DE LA
MARTENSITE
Pourquoi ne continue-t-on pas la courbe?
800
380
%C
0.1
Après 0,5% de C, le pourcentage d’austénite
commence à croître rapidement
0.5
0.33%C
0.68%C
0.8%C
1.04%C
1.5% 
r
8%
14%
41%
13
HV
ETUDE MECANIQUE DE LA
MARTENSITE
Martensite
800
380
%C
0.1
0.5
Austénite non transformée
Il est difficile de mesurer la dureté de la
martensite seule car on intègre de
l’austénite dans l’empreinte
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HV
ETUDE MECANIQUE DE LA
MARTENSITE
900
800
380
%C
0.1
0.5
0.8
%
Dureté de l’acier trempé, c’est-à-dire martensite + Austénite résiduelle
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FACTEURS D’INFLUENCE DE LA
TREMPE
• Composition chimique
– %C:
• Grande influence sur Ms: Ms décroit qd %C
augmente
• Vitesse critique: Vc décroit qd %C augmente
• Dureté après trempe
– Eléments d’addition
• Diminuent la vitesse critique de trempe
• Diminuent Ms
• Aucune influence sur la dureté sauf s’ils forment
des carbures
• Les carbures sont plus stables (difficiles à
dissoudre durant l’austénétisation).
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PROBLEMES DE MASSE
Diamètre 100mm refroidi à l’eau : T mise en solution 950°C
peau en °C
t en s
820
700
500
180
5
10
20
50
peau en
°C
550
300
100
20
T en s
2
5
10
50
peaucœur
130
200
350
520
cœur
peaucœur
130
130
130
0
cœur
950
900
850
700
680
430
230
20
Diamètre 10mm refroidi à l’eau : T mise en solution 950°C
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PROBLEMES DE MASSE
• Les gradients thermiques engendrent des
retraits différenciés lors du
refroidissement
– Lorsque les pièces présentent des variations
de section.
– Création de contraintes internes
• Problèmes de géométrie
• Problèmes de tapures
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OXYDATION SUPERFICIELLE
• Si l’on chauffe dans une atmosphère oxydante:
– Création d’une couche d’oxydes en surface et
décarburation superficielle: C’est la calamine
• Prévoir une surépaisseur d’usinage
• Attention à l’usinage des pièces dures…..
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PRATIQUE DE LA TREMPE
• Chauffage AC3 + 50°C pour les hypo,
ACcm + 50°C ou AC1 + 50°V pour les
hyper
• Refroidissements possibles
– Gaz (Air, azote, hélium, etc…)
– Liquides (eau, huile, bains de sels fondus)
– Mixtes (gaz + solides):
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PRATIQUE DE LA TREMPE
• Une pièce se refroidit de la façon suivante:
Température
Caléfaction (formation d’une gaine de gaz)
ébullition
convection
temps
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CONTRÔLES APRES TREMPE
• Dureté: utiliser les pénétrateurs diamant:
Hv, HRC
• Etude micrographique
• Recherche tapures (ressuage,
fluorescence)
• Déformation (métrologie)
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CONCLUSIONS
• Une pièce trempée est en général trop
dure pour l’utilisation prévue mais elle est
aussi trop fragile (sauf frottement)
• Trop dure, trop fragile
• Augmenter la ductilité: c’est le but du revenu.
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