LA
TREMPE
La structure métastable obtenue
par la trempe et, par conséquent, les
caractéristiques mécaniques de l'alliage sont nettement différentes de celles de
l'état d'équilibre résultant d'un refroidissement lent. Dans le cas des aciers
au carbone ou des aciers peu alliés, le chauffage préalable est effectué dans le
domaine S (austénitisation), à une
température supérieure ou égale à 800 °C .
La trempe martensitique consiste à amener
rapidement le métal à une température inférieure à la valeur critique
Ms, généralement inférieure ou égale à 20
°C.
Le refroidissement rapide de
l’austénite provoque un blocage des atomes de carbones insérés dans le réseau
gamma. Ce réseau devient quadratique centré instantanément. Cette nouvelle
structure (solution solide d’insertion) se nomme : Martensite
Exemple des aciers
(Fe-C) :
q
Traitements thermiques : mise en solution trempe
q
Courbes TTT (temps, température, transformation) :
permet de prévoir, en fonction de la température de trempe
v
La microstructure
v
Les propriétés mécaniques
v
Le temps de transformation
La transformation
martensitique :
Ø
Trempe d’un acier à une température inférieure à Ms
Ø
L’austénite ne se transforme plus en ferrite et en
cémentite mais plutôt en martensite
-
structure différente mais composition identique
Ø
Obtention d’une structure quadratique centrée
-
pas de diffusion (déplacements faibles des atomes)
Ø
La transformation n’est fonction que de la température
Ø
La phase martensitique est dure et fragile
La trempe bainitique :
Pour obtenir la bainite par
trempe, l’acier austénitisé est refroidi à une température choisie, à vitesse
suffisante pour éviter la transformation en ferrite ou perlite. On maintient à
cette température (240-450°C) pour obtenir une transformation
complète, et refroidit ensuite à la température ambiante. La température choisie
pour la trempe bainitique dépend de la microstructure désirée ( et la dureté
recherchée) et de la vitesse de transformation de l’acier.
Les propriétés de la bainite
confèrent certaines qualités aux aciers, malgré les inconvénients signalés. En
particulier, une meilleure ductilité (pour les fortes teneurs en carbones) que
pour la trempe martensitique, et de meilleures propriété de fluage, aux
températures de 400 à 500°C que la martensite revenue.
Dans les deux cas, les structures
obtenues (martensite ou bainite) présentent une dureté élevée.
Exemple de l'acier 35 NC 6.
Les
courbes foncées sur la figure délimitent différents domaines dans
lesquels coexistent les produits de la transformation de l'austénite.
L'austénite se transforme en :
- Ferrite dans la zone A+F
- Constituant de type perlitique dans la zone A+C+F
- Bainite dans la zone A+F+C
- Martensite dans la zone A+M
* Les courbes en traits plus fin représentent l'allure du
refroidissement à différentes vitesses. Sur chacune, des nombres indiquent la
proportion d'austénite transformée :
- Courbe à 191 HV : l'austénite se transforme en 50% de ferrite et 50% de
perlite (la dureté Vickers finale est de 191).
- Courbe à 26 HRC : L'austénite se transforme en 50% de ferrite, 15% de
perlite, 30% de bainite
- Courbe à 28 HRC : Après obtention de 20% de ferrite, 10 % de perlite, 60%
de bainite, il reste 10% d'austénite susceptible de se transformer en
martensite à partir de M s
- Courbe à 52 HRC : On obtient 5% de bainite, 95% d'austénite vont donc se
transformer en martensite
