Chap. 4.2 : les alliages à base de fer

Question 1

Où se trouvent les atomes de carbone dans les alliages au carbone ?

Answer 1

Carbone = atome assez petit
–> se place dans les sites interstitels

Question 2

Quels sont les différents éléments que l’on peut retrouver dans un diagramme ?

Answer 2

• solutions solides ou liquide
• composés définis
• structures biphasé

Question 3

Différence entre le point eutectique et le point eutectoïde ?

Answer 3

• eutectique : équilibre entre phase liquide et deux phases solides
• eutectoïde : équilibre entre 1 phase solide et deux phases solides

Question 4

Dans le diagramme d’un acier au carbone, quelles sont les solutions solides qu’on observe ?

Answer 4

• α : la ferrite (CC)
• γ : l’austénite (CFC)

Question 5

Dans le diagramme d’un acier au carbone, quel est le composé défini que l’on retrouve ?

Answer 5

La cémentite, à 6.7% de carbone

Question 6

Dans le diagramme d’un acier au carbone, quelles sont les structures biphasées que l’on observe ?

Answer 6

• Perlite : α + cémentite sous forme de lamelles
• Lédéburite : γ + cémentite

Question 7

Lien entre structure de α et γ et contraction ?

Answer 7

CFC (8 atomes /maille) + compact que CC (4 atomes/maille)

Quand on passe de la phase γ à la phase α, contraction : perte de volume car les atomes de carbone en trop s’en vont et donc on a une perte de volume

Question 8

Que se passe-t-il quand le refroidissement est lent ?

Answer 8

Le processus de diffusion a le temps de se dérouler : le carbone présent en saturation dans la ferrite α, migre pour forme la cémentite, ce qui forme la perlite biphasée

Question 9

Que se passe-t-il quand le refroidissement est rapide ?

Answer 9

La diffusion n’a pas le temps de se produire : il apparaît une nouvelle structure : la martensite (quadratique centrée).

Question 10

Pourquoi est-ce que refroidissement implique contraction ?

Answer 10

• passage d’une structure CFC à CC
• moins d’agitation thermique –> les distances interatomiques diminuent = perte de volume, contraction globale

Question 11

Quelle phase est nécessaire pour faire une trempe ?

Answer 11

la phase austénitique

Question 12

Qu’est-ce qu’un mouvement coopératif ?

Answer 12

Chaque atome se déplace grâce au déplacement de ses voisins.

Question 13

Comment se fait la transformation de l’austénite en martensite ?

Answer 13

Par cisaillement du réseau (vitesse du son) : les atomes se déplacent de façon coopérative jusqu’à leur nouvelle position.

MAIS : le volume occupé par la martensite est supérieur à celui de l’austénite (+4%) –> création de contraintes internes qui empêchent la réaction de se produire totalement. Donc il y a un mélange de martensite et d’austénite résiduelle.

Question 14

Caractéristique de la martensite ?

Answer 14

Très dure (mais donc très fragile)

Question 15

De quoi dépend la quantité de martensite formée ?

Answer 15

Indépendante du temps.
Débute à une température Ms qui varie en fonction du % de C (Ms diminue quand le % de C augmente)

Question 16

Lien entre la structure de la martensite et le % de carbone ?

Answer 16

+ %C augmente, + le paramètre de la structure quadratique augmente.
Si le %C < 0.1% la maille de martensite ne se déforme pas en quadratique : reste en cubique

Question 17

Chauffage par induction ?

Answer 17

Chauffage à la surface uniquement.
Permet de faire une trempe localisée, sans changer la structure du cœur.

Question 18

Aciers inoxydables ?

Answer 18

Aciers avec en élément d’addition du chrome (au moins 12-13% pour protéger un acier).

Question 19

Comment un acier inoxydable est-il protégé ?

Answer 19

Couche continue de Cr2O3 : continue

Question 20

Acier inoxydable ferritique ?

Answer 20

%Cr > 12% : structure CC de la T ambiante jusqu’à Tf.
Ne peuvent pas être trempés.
Ductiles

Question 21

Acier inoxydable martensitique ?

Answer 21

On augmente le carbone, ce qui augmente la phase austénitique –> on peut donc tremper et augmenter la dureté.
–> Durs

Question 22

Aciers inoxydables austénitiques ?

Answer 22

Avec du Nickel.
Stabilise l’austénite à température ambiante (même si non stable à cette T° : la diffusion est trop lente pour avoir le temps de former de la ferrite)

Bonne ductilité et ténacité

Question 23

Avantages des fontes par rapport aux aciers ?

Answer 23

Avec plus de carbone, on abaisse la Tf du fer –> on peut donc fondre dans des fours moins puissants, et pour moins chers.
Mais sont fragiles, et résistent mal aux contraintes de traction et aux chocs

Question 24

Quelles sont les deux formes sous lesquelles peut se présenter le carbone contenu dans les fontes ?

Answer 24

• graphite –> fonte grise
• cémentite –> fonte blanche

Question 25

Qu’est-ce qui distingue la fonte grise de la fonte blanche ?

Answer 25

Contient du silicium (entre 1 et 4%) qui favorise la formation de graphite plutôt que celle de cémentite.

Question 26

Qu’est-ce qui distingue la fonte blanche de la fonte grise ?

Answer 26

Contient du manganèse –> favorise la formation de cémentite.

Question 27

Propriétés de la fonte grise ?

Answer 27

Dépend de la morpho du graphite.
Mais le graphite confère à la fonte une excellente résistance à l’usure.
Ténacité faible, car lamelles de graphites sont fragiles.

Question 28

Comment améliorer la résistance aux chocs de la fonte grise ?

Answer 28

Avec du graphite sous forme sphéroïdale, en ajoutant du Mg