Le document traite des transformations à l'état solide, des cinétiques des transformations et des traitements thermiques dans le cadre des matériaux. Il décrit les différentes types de transformations, notamment les transformations hétérogènes et polymorphiques, ainsi que les diagrammes utilisés pour étudier ces transitions. Les sections abordent également la transformation martensitique et bainitique des aciers, en mettant l'accent sur les performances des matériaux selon leur traitement thermique.

1. Campus centre
Chapitres 6-7-8
6- Les transformations à l’état solide.
7- Cinétique des transformations.
8- Notions de base sur les traitements
thermiques.
Mr Jean Yves Dauphin
Mme Mouna Souissi
30/01/2014
Sciences des matériaux
1

2. 6- Les transformations à l’état solide
Campus centre
Les deux types de transformations hétérogènes.
1-/ Les transformations par GERMINATION ET CROISSANCE.
Transformation allotropiques, eutectiques, péritectiques,
cristallisation, croissance de revêtement, etc..
2-/ Les transformations POLYMORPHIQUES.
Basculement brutal entre deux états solides proches : alliages à
mémoire de forme, transformations massives, transformations
martensitiques
30/01/2014
Sciences des matériaux
2

3. Campus centre
7- Cinétique des transformations
• Le diagramme temps-température-transformation, ou
diagramme TTT, est utilisé pour étudier les transitions de
phases ou d'état, spécialement pendant les traitements
thermiques dit de revenu.
• Ce type de diagramme s'obtient par des expériences de
trempe suivies d'un maintien à une température donnée. On
mesure alors le taux de transformation.
30/01/2014
Sciences des matériaux
3

4. Campus centre
7- Cinétique des transformations
Cinétique expérimentale des transformations par G + C.
•Le diagramme cinétique TTT de condition isotherme.
Fraction f
T2
T3
T1
Température
Temps
T1
T2
demi
Fin
T3
Début
30/01/2014
Sciences des matériaux
4

5. 7- Cinétique des transformations
Campus centre
Le diagramme cinétique TTT de refroidissement continu.
f
1
Chemin de refroidissement R1
0.65
Chemin de refroidissement R2
Temps t
Température T
100%
Chemin de refroidissement
critique
65%
R1
R2
30/01/2014
Sciences des matériaux
5

6. Campus centre
7- Cinétique des transformations
Cinétique expérimentale des transformations polymorphiques.
Détermination des températures caractéristiques Ms et Mf.
T
Temps t
Déroulement de la transformation entre Ms et Mf
Ms
Mf
30/01/2014
Sciences des matériaux
6

7. 7- Cinétique des transformations
Campus centre
Cinétique expérimentale des transformations polymorphiques.
Déroulement de la transformation entre Ms et Mf.
T
f  1  exp[ kM (M S  T )]
1 f
Ms
Loi « faussement » cinétique :
kM est une constante dépendant de la composition
Trempe
Mf
30/01/2014
Sciences des matériaux
7

8. 8.Les traitements thermiques.
Campus centre
Les aciers spéciaux pour traitement thermique.
Austénite g
Cémentite
Ferrite a
Carbure de fer Fe3C
6.67% C
30/01/2014
Sciences des matériaux
8

9. 30/01/2014
Sciences des matériaux
9

10. 30/01/2014
Sciences des matériaux
10

11. 30/01/2014
Sciences des matériaux
11

12. 30/01/2014
Sciences des matériaux
12

13. 30/01/2014
Sciences des matériaux
13

14. 30/01/2014
Sciences des matériaux
14

15. 30/01/2014
Sciences des matériaux
15

16. 30/01/2014
Sciences des matériaux
16

17. 30/01/2014
Sciences des matériaux
17

18. 30/01/2014
Sciences des matériaux
18

19. 8.Les traitements thermiques.
Campus centre
Les aciers spéciaux pour traitement thermique.
Phases et constituants stables ou métastables des aciers
A
B
Type de
Nature de la
Phases formées
refroidissement transformation
Lent
d’équilibre
Ferrite a
(par G + C)
+ Fe3C
Moyen
bainitique
Ferrite
(par G + C)
sursaturée
+ carbures
Rapide
martensitique
(athermique)
martensite a’
Constituants
Performances
formés
selon tableau 1 état adouci
plastique
Bainite
résistance élevée
supérieure
ténacité
ou inférieure
moyenne
à bonne
très dure
martensite a’
fragile
Les deux transformations métastables de l’austénite.
30/01/2014
Sciences des matériaux
19

20. 8.Les traitements thermiques.
Campus centre
Les aciers spéciaux pour traitement thermique.
A - La transformation BAINITIQUE des aciers.
Lors de trempes isothermes vers 500-400°C, ou lors de refroidissements
pas très rapides (100°C/minute),
l’austénite g
agrégat très fin de a sursaturée et de carbures.
La Bainite est
-Très résistante
-Tenace
-Peu déformable
30/01/2014
Sciences des matériaux
20

21. 8.Les traitements thermiques.
Campus centre
Les aciers spéciaux pour traitement thermique.
B - La transformation MARTENSITIQUE des aciers.
Parenté cristallographique g / a’
30/01/2014
Sciences des matériaux
21

22. 8.Les traitements thermiques.
Campus centre
Les aciers spéciaux pour traitement thermique.
B - La transformation MARTENSITIQUE des aciers.
T
Ms
M50
Mf
temps
30/01/2014
Sciences des matériaux
22

23. 8.Les traitements thermiques.
Campus centre
Les aciers spéciaux pour traitement thermique.
Les trois scénarii de la transformation de l’austénite au refroidissement.
Le cas de la trempe isotherme.
log t
30/01/2014
Sciences des matériaux
23

24. 30/01/2014
Sciences des matériaux
24

25. 30/01/2014
Sciences des matériaux
25

26. Combien de temps faut il pour
obtenir 100% de perlite, à 550°?
Combien de temps faut il pour
obtenir 100% de perlite, à 350° ?
30/01/2014
Sciences des matériaux
26

27. 30/01/2014
Sciences des matériaux
27

28. 30/01/2014
Sciences des matériaux
28

29. 8.Les traitements thermiques.
Campus centre
Les aciers spéciaux pour traitement thermique.
Les trois scénarii de la transformation de l’austénite au refroidissement.
Le cas du refroidissement continu.
A3
A1
Ms
M50
log t
30/01/2014
Sciences des matériaux
29

30. 30/01/2014
Sciences des matériaux
30

31. 8.Les traitements thermiques.
Campus centre
Les aciers spéciaux pour traitement thermique.
La Martensite « brute de trempe » est :
-extrêmement dure!
-extrêmement fragile!
-pas déformable
Son utilisation nécessite un second
traitement thermique dit de REVENU.
30/01/2014
Sciences des matériaux
31

32. 8.Les traitements thermiques.
Campus centre
Les aciers spéciaux pour traitement thermique.
Le REVENU de la Martensite
But : décomposer progressivement la martensite brute de trempe et former une structure
fine homogène Ferrite + Carbures.
Entre 300 et 700°C . Dépend du temps.
Résistance
à temps égal
Dureté
Ténacité
Ductilité
Les revenus « haute température »
Les revenus « basse température »
favorisent la ténacité : pièces
subissant des chocs ou des pressions
élevées.
favorisent la résistance :
pièces coupantes, résistant à l’usure,
ressorts.
Température de Revenu
30/01/2014
Sciences des matériaux
32

33. Campus centre
30/01/2014
Sciences des matériaux
33