L’austénitisation, la trempe et le revenu des aciers non alliés

). Nous effectuons donc durant cette séance un recuit à une température de 850°C durant 30 minutes.

Recuit complet :

Une fois le cycle de chauffe terminé, le four est éteint et l’éprouvette refroidit lentement à l’intérieur du four, c’est ce que l’on appelle le recuit complet. « Lors du recuit au dessus de AC3, on transforme l'acier totalement en austénite. Cela permet la diffusion des éléments de manière homogène, et l'on reforme totalement la structure stable ferrite+perlite lors du refroidissement lent ». (source wikipedia)

Recuit de normalisation :

Une fois le cycle de chauffe terminé, l’éprouvette est sortie du four et le refroidissement s’effectue à l’air libre. « Comme le recuit complet, ce traitement conduit à des structures ferrite-perlite » (source précis de métallurgie page 69).

[pic]

Figure 2 : Diagramme Fe-C

b) Essais sur les éprouvettes après traitement thermique

Une fois le recuit terminé, nous avons réalisé plusieurs essais sur les éprouvettes :

- Un essai de dureté

- Un essai de résilience

- Un essai de traction

- Un examen microscopique

c) Résultats et analyses

Recuit complet :

|Essai de traction |Résilience (J) |HV |

|Rp0.1 (MPa) |Rp0.2 (MPa) |R apparent |Rm (MPa) |A% |Z% | | |

| | |(MPa) | | | | | |

|357 |354 |301 |594 |28 |49,8 |40,2 |160 |

| | | | | | | |(Valeur |

| | | | | | | |théorique) |

Tableau 1 : Résultats aux essais de traction de résilience et de dureté de l’éprouvette ayant subi un recuit complet

Figure 3 : Micrographie C35 Recuit complet x20 Figure 4 : Micrographie C35 Recuit complet x50

Figure 5 : Micrographie C35 Recuit complet x100

Au microscope, nous observons deux contrastes de couleurs. Les plages blanches correspondent à la ferrite et les plages plus sombres correspondent à la perlite. Avec le grossissement au microscope x100, nous distinguons deux phases : une phase de ferrite polyédrique et une phase de cémentite lamellaire. Nous observons également de la ferrite entre les lamelles de cémentite. Lors du refroidissement dans les conditions d’équilibre, la ferrite s’est formée aux joints de grains à partir de la température AC3, puis à 723°C, la perlite a commencé sa germination (voir graphique ci-dessous).

La ferrite et la perlite formées sont relativement grossières.

[pic]

Figure 6 : Germination des phases de l'acier à partir des grains d'austénite au cours du refroidissement ; acier hypo- et hypereutectoïde (source wikipédia)

Recuit de normalisation :

|Essai de traction |Résilience (J) |HV |

|Rp0.1 (MPa) |Rp0.2 (MPa) |R apparent |Rm (MPa) |A% |Z% |94,1 |170 |

| | |(MPa) | | | | | |

|420 |419 |345 |644 |25,3 |56,9 | | |

Tableau 2 : Résultats aux essais de traction de résilience et de dureté de l’éprouvette ayant subi un recuit normalisé

Figure 7 : Micrographie C35 Recuit de normalisation x20 Figure 8 : Micrographie C35 Recuit de normalisation x50

Au microscope, nous observons comme pour le recuit complet, une phase granulaire ferritique et une phase lamellaire perlitique.

« Les grains ferritiques obtenus sont plus fins que ceux obtenus par recuit complet et les espacements lamellaires dans la perlite sont également plus fins » (source précis de métallurgie).

D’après le diagramme TRC, lors du refroidissement à l’air, 70% de l’austénite se sont transformés en ferrite et 30% en perlite.

Analyse sur les résultats des essais :

D’après les résultats obtenus lors des essais, nous observons que la dureté, la résilience et la résistance augmentent avec l’affinement de la structure. En revanche, la ductilité augmente avec le grossissement du grain.

Si l’on exploite le digramme TRC, nous pouvons également dire que plus le refroidissement est rapide, plus il y a de perlites et donc la dureté augmente. Cela est dû au fait que plus il y a de perlites, plus il y a de joints de grains, qui empêchent le mouvement des dislocations. La résilience augmente également dans ces conditions car les fissures se propagent moins rapidement dans les grains fins. Pour finir, nous remarquons également que l’éprouvette normalisée est plus apte à se déformer que l’éprouvette du recuit complet car son coefficient de striction est plus élevé.

II- Les Trempes

La trempe est un refroidissement brutal de la pièce qui a pour objectif de figer la structure obtenue lors de la mise en solution. Lors cette séance de TP, nous effectuons donc le même cycle de chauffe à 850°C que celui des recuits précédents. Une fois le cycle de chauffe terminé, la pièce est sortie du four et plongée rapidement dans l’eau pour la trempe à l’eau ou dans l’huile pour la trempe à l’huile. « On veille ici à ce que le refroidissement soit suffisamment rapide afin d’éviter la transformation de l’austénite en produits d’équilibre (ferrite et perlite) et d’obtenir plutôt une transformation martensitique » (source deuxième édition des matériaux éditions école polytechniques de Montréal).

a) Trempe à l’eau (éprouvette n°2)

Lors de la trempe à l’eau, nous avons obtenu les résultats et les micrographies suivants :

|Résilience (J) |Dureté HRC |

| |1 |2 |3 |MOY |

|3,4 |58 |59 |58 |58,33333 |

Tableau 3 : Résultats aux essais de résilience et de dureté de l’éprouvette trempée à l’eau

Figure 9 : Micrographie C35 Trempe eau x20 Figure 10 : Micrographie C35 Trempe eau x50

Figure 11 : Micrographie C35 Trempe eau x100

Nous observons au microscope une structure très homogène. Une seule phase est observée, c’est la martensite.

« Si à partir du domaine austénitique stable, on refroidit très rapidement l’acier, une transformation d’un nouveau type commence à se produire à la température Ms : la transformation martensitique. L’austénite se transforme alors en une nouvelle structure de même composition, la martensite. Le carbone n’ayant en effet plus le temps de diffuser pour se répartir