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Diagramme fer/carbone

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DIAGRAMME FER /CARBONE

 

            

 

P

oints de transformation :

 

 

Ae1 : Température d’équilibre définissant la limite inférieure d’existence de l’austénite : température de transformation eutectoïde.

 

Ae3 : Température d’équilibre définissant la limite supérieure d’existence de la ferrite.

 

Aecm : Température d’équilibre définissant la limite supérieure d’existence de la cémentite dans un acier hypereutectoïde.

 

G

énéralités sur le diagramme fer-carbone :

 

 

La compréhension du diagramme fer carbure de fer (diagramme métastable) est facilitée par l’application d’un petit nombre de règles de chimie-physique concernant les diagrammes d’équilibre. Il faut rappeler que quatre phases ne peuvent jamais coexister en équilibre et que trois phases ne peuvent être en équilibre qu’à des températures fixes et déterminées.

 

Règle n°1 :

 

Chaque domaine d’équilibre ne peut être occupé que par deux phases au maximum.

 

Règle n°2 :

 

Lorsqu’on traverse une ligne oblique du diagramme, le nombre de phases varie d’une unité ; si l’on parcourt le diagramme en traversant des lignes obliques, on trouve donc, successivement, 1 phase, 2 phases, 1 phase, 2 phases. De plus, connaissant un domaine correspondant à une phase qui est le domaine liquide de la partie supérieure du diagramme, on peut en déduire le nombre de phases comprises dans les autres domaines.

 

Règle n°3 :

 

Tout domaine dont le contour comporte au moins une portion horizontale est un domaine à deux phases.

 

Règle n°4 :

 

A l’exception du domaine à une seule phase liquide (partie supérieure du diagramme), tous les domaines à une phase sont occupés par des solutions solides. Inversement, un métal pur qui ne constitue qu’une phase unique, n’a pas de domaine superficiel, d’ou là règle suivante.

 

Règle n°5 :

 

Toute phase qui ne figure sur le diagramme que dans un domaine à deux phases est, en conséquence, un métal pur.

 

Liquidus :

 

Le diagramme du système fer-carbure de fer proposé pour la première fois par le savant Rozeboom, porte en abscisses les différentes teneurs en carbone, et en ordonnées les températures d’échauffement ; nous allons l’examiner très succinctement.

Il est composé, en commençant par la partie supérieure, d’une double courbe, indiquant le commencement et la fin de la solidification, en partant de la fusion.

 

Solidus :

 

Par contre, les transformations de la solution solide intéressent plus particulièrement le consommateur d’acier et de fonte. Ces transformations sont parfaitement mises en évidence dans la partie inférieure du diagramme, c’est à dire en dessous de 910°C.

Dans la zone des aciers on constate à la montée à température une brusque diminution de la dilatation vers 715°C. C’est le point de transformation initial qui est le même pour tous les aciers au carbone et qui correspond à la séparation de la perlite.

Le point final de transformation est en relation constante avec la composition chimique. L’écart est appelé : intervalle critique.

A 0,85% de C, cet écart est nul : la transformation est instantanée. Ce point est appelé « eutectoïde » pour le différentier de l’eutectique de solidification.

Au dessus de 1,7%C, le diagramme intéresse les alliages fer - cémentite, fer graphite, fontes blanches et grises. 

 

Alliage fer- carbone :

 

En pratique, le fer pur s’emploie, qu’à  l’état d’alliage avec d’autres corps. Il subsiste toujours dans ces alliages un peu d’impuretés, soufre, phosphore, qu’il est impossible d’éliminer complètement à l’affinage du minerai de fer, qui contient ces corps. Tous les alliages à base de fer, ayant comme deuxième constituant le carbone, portent le nom commun d’acier.

 

Le carbone joue un rôle fondamental : il durcit le fer et rend possible le phénomène de la trempe. Il agit comme désoxydant.

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