Les Traitements Thermiques Des Aciers

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Contact: [email protected]

PO Ingénierie de la construction3ème AnnéeOrientation Génie MécaniqueLes traitements

thermiques des aciers

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV

Austénisé à: Grosseur du grain:

C% Mn% Si% S% P% Ni% Cr% Mo%

900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

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Les aciers

Aciers d’usage général(Aciers non alliés)

Aciers à outils

Aciers spéciaux deconstruction mécanique(Aciers faiblement alliés)

Aciers spéciaux(Aciers maraging,)

Aciers inoxydables(Aciers fortement alliés)

Quelques rappels

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Les aciers

Aciers d’usage général(Aciers non alliés)

Aciers à outils

Aciers spéciaux deconstruction mécanique(Aciers faiblement alliés)

Aciers spéciaux(Aciers maraging,)

Aciers inoxydables(Aciers fortement alliés)

Les catégories d’aciers

La famille des aciers est subdivisée suivant ces 5 grandes sous-familles. Les aciers de traitement thermique couramment utilisés en construction mécanique appartiennent principalement à la sous-familledes aciers spéciaux de construction mécaniquemais on peut également utiliser certains aciers de la sous-famille des aciers d’usage général.

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Désignation normalisée des aciersde traitement thermique

Désignation des aciers de traitement thermique

Avant toute chose, il est nécessaire de bien connaître la désignation des différents alliages, et en particulier celle des aciers de traitement thermique. Celle-ci est définie par les normessoit française (NF A) ou européenne (EN). On donne ici les désignations en vigueur depuis 1992 mais également les désignation antérieures car elles sont encore largement employées.

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C 35 H2

Désignation des aciers spéciaux non-alliés (norme EN 10020)

Acier spécialnon-allié

Centuple de la teneur en carbone Particularités

Aciers spéciaux non alliés(Aciers d’usage général)

Désignation des aciers spéciaux non alliés

Les aciers de la première sous-familleaptes aux traitements thermiques sont les aciers spéciaux non-alliés.La désignation de ces aciers non-alliés est définie par la lettre « C » (pour acier au carbone) suivie d’un nombre représentant le centuple de la teneur nominale en carbone(ici 0,35%). Cette désignation peut être complétée pour désignée une particularité (ici H2 correspond àune bande de dispersion Jominy plus étroite).

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XC 38 H2

Ancienne désignation des aciers spéciaux non-alliés

Acier spécialnon-allié

Centuple de la teneur en carbone Particularités

Aciers spéciaux non alliés(Aciers d’usage général)

Ancienne désignation des aciers spéciaux non alliés

L’ancienne désignation de ces aciers non-alliés commence par le symbole «XC » (pour acier de classe XC) suivie d’un nombre représentant le centuple de la teneur nominale en carbone(ici 0,35%). Comme dans la nouvelle norme, cette désignation peut être complétée pour désignée une particularité.

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Les aciers spéciaux de construction mécanique(aciers faiblement alliés)

La teneur de chaque élément d’alliage ne dépasse 5%

35 CrMo 4

Désignation (norme EN 10020)

Teneur (×××× 100)en carbone

Symbole chimique des éléments d’alliage(dans l’ordre des teneurs décroissantes)

Teneur (×××× coeff.) de(s) éléments d’alliage

Définition des aciers faiblement alliés

Ces aciers de la seconde sous-famille, tous aptes aux traitements thermiques, sont des aciers faiblement alliés, c’est à dire que la teneur de chaque élément d’alliage ne dépasse pas 5%(en masse).

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La teneur de chaque élément d’alliage ne dépasse 5%

35 CrMo 4

Désignation (norme EN 10020)


Symbole chimique des éléments d’alliage(dans l’ordre des teneurs décroissantes)

Teneur (×××× coeff.) de(s) éléments d’alliage

Ancienne désignation des aciers faiblement alliés

La désignation de ces aciers commence par un nombre correspondant au centuple de la teneur nominale en carbone(ici 0,35%) puis par une suite de symboles chimiques des principaux éléments d’alliage (ces symboles sont donnés dans l’ordre décroissant des teneurs) et enfin par un ou plusieurs nombres correspondants aux teneurs de ces éléments d’alliage (à un coefficient multiplicatif près).

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Valeur des coefficients multiplicateurs en fonction des éléments d’alliage

BCe, N, P, SAl, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W

x 1000x 100x 10x 4

Coefficients multiplicateurs dans la désignation des aciers faiblement alliés

Le tableau ci-dessus donne la valeur du coefficient multiplicateur en fonction de la nature de l’élément d’alliage. Ce coefficient permet d’avoir une valeur entière dans la désignation de l’alliage.

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35 CD 4

Ancienne désignation


Symbole métallurgique des éléments d ’alliage(dans l ’ordre des teneurs décroissantes)

Teneur (×××× coeff.) de(s) éléments d ’alliage

Ancienne désignation des aciers faiblement alliés

L’ancienne désignation de ces aciers commence par un nombre correspondant au centuple de la teneur nominale en carbone(ici 0,35%) puis par une suite de symboles métallurgiques des principaux éléments d’alliage(ces symboles sont donnés dans l’ordre décroissant des teneurs) et enfin par un ou plusieurs nombres correspondants aux teneurs de ces éléments d’alliage (à un coefficient multiplicatif près).

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Acier C35

Acier 35 CrMo 4

Composition chimique des aciers de traitement thermique

0,060,02,0,020,210,020,020,0160,270,660,36

%Al%Cu%Mo%Cr%Ni%P%S%Si%Mn%C

0,280,960,160,020,010,280,770,36

%Mo%Cr%Ni%P%S%Si%Mn%C

Composition chimique des aciers de traitement thermique

Ces aciers, qu’ils soient aciers spéciaux non-alliésou aciers faiblement alliés doivent respecter une composition chimique nominale tolérancée sur la teneur de chaque élément. Ainsi un acier C35 peut être à0,36%C et la teneur en chrome dans un acier 35 CrMo 4 peut être différente de 1% (coeff. multipl. = 4).

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Les traitements thermiques des aciers

Trait t de durcissement

Trempes

Trait t d’adoucissement

Revenus Recuits

Les traitements thermique des aciers

Les traitements thermiques que l’on peut mettre en œuvre ont pour effet soit de durcir l’acier (trempe ), soit de l’adoucir (revenus et recuits).

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1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15m n 1m n 2m n 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 H V

A us tén isé à : G rosseu r du g ra in :

C % M n% S i% S % P % N i% C r% M o%

900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

N u a n ce: C 3 5

A c1

A A + F

A + F + C

A + M

M s

A c3

850°C - 15 m n 9

Tem ps (s )

0 ,35 0 ,60 0,20 0 ,027 0 ,022 0,12 0,10 0 ,02

40 50

70

30 50 60

70

30

B

420320

La trempe

La trempeCommençons par la trempe des aciers …

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αααα + γ γ γ γ 700

1 2 3 4 5 6 7

900

1000

1100

600

1200

1300

1400

1500

1600°C

%C

Liquide

γγγγ

αααα

Léd

ébu

rite

Per

lite

Fe 3

C

4,30,8

1147°

1534°

1390°

1250°

727°

6,67

δδδδ

α α α α ++++ Fe3C

γγγγ ++++ Fe3C

γγγγ

γγγγ

Fe0,02

%C

930

αααα727


αααα + γ γ γ γ

Perlite

γγγγ ++++ Fe3C

0,8

Le diagramme d’équilibre de phases Fer - Cémentite

Le diagramme d’équilibre de phases Fer-Cémentite

Ce traitement ne peut se maîtriser que si l’on a bien en mémoire le diagramme fer-cémentite. La portion du diagramme qui concerne les aciers de traitements thermique se limite en pratique à 1% en carbone – 1000°.

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γγγγ

γγγγ

Fe0,02

%C

930

αααα727



Perlite

γγγγ ++++ Fe3C

0,8

Les microstructures d’équilibre

Microstructureferrito-perlitique

MicrostructurePerlite +

Cémentite

Les microstructures d’équilibre

Lorsque un acier est refroidi très lentement depuis son état austénitique, les transformations d’équilibre conduisent à une microstructure ferrito-perlitique (si la teneur en carbone est inférieure à 0,8%) ou à une microstructure constituée de Perlite et de Cémentite(si la teneur en carbone est supérieure à 0,8%).

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Austénite Germination

Les transformations de phases

Les transformation de phases: la germination

Les transformations de phases Austénite-Ferrite et Austénite-Perlite et Austénite-Cémentite, comme toutes les transformations de phase d’équilibre, font intervenir tout d’abord un phénomène de germination …

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Les transformations de phases

Germination Croissance

Les transformations de phases: la croissance

… suivi par une phase de croissance.Ces transformations, faisant intervenir la diffusion, peuvent donc se dérouler soit en condition isothermesoit en refroidissement continu.

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Cinétique des transformations de phases

Croissance

Cinétique de transformation

Que ce soit en condition isotherme ou en condition de refroidissement continu, la vitesse de transformation est liée à la vitesse de germination, elle même en relation directe avec le nombre de germespouvant se former et se développer.

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∆+∆−⋅=

RT

GGconstI tgexp

∆∆∆∆Gg : var. d’énergie. libre relative àla formation d’un germe

Vitesse de germination

∆∆∆∆Gt : var. d’énergie. libre relative àla barrière d’énergie à franchirpar un atome voulant se fixersur un germe en formation


Vitesse de germination

Cette vitesse de germinationrésulte de deux phénomènes antagonistes: la formation des germes de la nouvelles phase(∆Gg<0) et la croissance de ces germes par fixation d’atomes de la phase mère(∆Gt>0).

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−∆=∆Tm

TTmhG vv

∆ ∆ ∆G G Gg s= +v

( )0>⋅=∆ γsGs

((((∆∆∆∆hV <0)


Variation d’énergie libre

La formation des germes s’accompagne d’une diminution d’énergie libre ∆∆∆∆Gg dès lors que le volume l’emporte sur l’ interface (en termes de variation d’énergie ∆∆∆∆Gv (< 0 si T<Tm) et ∆∆∆∆Gs(>0)).

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−∆=∆Tm

TTmhG vv

∆ ∆ ∆G G Gg s= +v

( )0>⋅=∆ γsGs

((((∆∆∆∆hV <0)


Degré de surfusion

Ainsi, pour une transformation devant théoriquement se dérouler à une température Tm, il faut que la température passe en-dessous de cette température pour que la transformation ait effectivement lieu (|∆∆∆∆Gv|<|∆∆∆∆Gs |). La différence T-Tm est appelédegré de surfusion(∆∆∆∆T).

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Ar 3

γγγγ

Fe0,02

%C

930

αααα727



Perlite

γγγγ ++++ Fe3C

0,80,35

Les transformations de phases en condition isotherme

Transformations de phases en conditions isothermes

Considérons pour illustrer ces transformations isothermes, le cas d’un acier à 0,35%C. Le diagramme d’équilibre de phases nous indique que la transformation Austénite-Ferrite commence à la température Ar3 (environ 830°C).

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Tm

Tmax

Vitesse de germination I (log)

T

vg=0

γγγγ

t (log)

Tm

T

Transformation à T=Tm

D’après l’expression ∆∆∆∆Gv, si on maintient la température de l’alliage à la température théorique de transformation Tm, la vitesse de germination sera nulleet la transformation n’aura pas lieu (temps de début de transformation infini).

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Tm


T

t (log)

∆∆∆∆T1

vg1

T1γγγγ

γ γ γ γ →→→→ αααα αααα

1% 99%

td

tf

T

Transformation à T1<Tm

Par contre, si on maintient la température de l’alliage àT une température inférieure à la température théorique de transformation (degré de surfusion∆∆∆∆T1), la germination pourra se faire, les germes pourront se développer et la transformation, caractérisée par les instants de début (td) et de fin (tf) de transformation, aura lieu.

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Tm


T

t (log)

vg2

T2γγγγ γ γ γ γ →→→→ αααα αααα

1% 99%

td tf

∆∆∆∆T2 < ∆< ∆< ∆< ∆T1

T

Transformation à T2<T1

La vitesse de germination sera d’autant plus grandeque la différence entre la la température imposée et la température théorique de transformation sera importante(vg2>vg1 si ∆∆∆∆T2>∆∆∆∆T1). La transformation sera d’autant plus rapide (td2<td1 et tf2<tf1).

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Tm

Tmax


T

t (log)

vgmax

γγγγ γ γ γ γ →→→→ αααα αααα1% 99%

td tf

∆∆∆∆T2 < ∆< ∆< ∆< ∆T1

T

Vitesse de germination maximale (à T=Tmax)

La vitesse de germination atteint une valeur maximale pour une valeur caractéristique du degré de surfusion. A la température correspondante (Tmax), la transformation sera la plus rapide.

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Tm

Tmax


T

t (log)

vgmax

γγγγ γ γ γ γ →→→→ αααα αααα1% 99%

td tf

T

Transformation à T<Tmax

Par contre, si l’on maintien l’alliage à une température inférieure à cette températureTmax, les atomes possèderont moins d’énergie. Le nombre d’atomes pouvant se fixer sur les germes diminue et la vitesse de germination diminue. La transformation sera ralentie.

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Tm

Tmax


T

t (log)

vgmax

γγγγ γ γ γ γ →→→→ αααα αααα

T

Vitesse de germination nulle

A la limite , si la température imposée est suffisamment basse, les atomes n’auront plus l’énergie suffisante pour franchir la barrière d’énergie et la vitesse de germination sera nulle: la transformation n’aura pas lieu.

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Tm


T

t (log)

vgmax

γγγγ

γ γ γ γ →→→→ αααα αααα

T

1% 99%

50%

Courbes de transformation en conditions isothermes

Les courbes de début (1% de phase transformée) et de fin (99% de phase transformée) de transformation délimitent les domaine de stabilité des phaseset le domaine de transformation de phase. Le diagramme ainsi obtenu dans le plan temps-Température s’appelle Diagramme TTT (Temps – Température – Transformation)

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Diagrammes TTT(Transformation – Temps – Température)

1 2 5 10 20 50100 500 10 10 103 4 5

24h15mn1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

Austénisé à : Grosseur du grain:


900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

AA+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 60 mn 10-11

Température (°C)

Temps (s)

0,36 0,66 0,27 0,0160,02 0,02 0,21 0,02

98

93

92

97

Dureté Rockwell

Cu%0,02

Al%0,06

Diagramme TTT de l’acier C35

Voici le diagramme TTT de l’acier C35qui nous a servi d’exemple pour illustre la cinétique de transformation de phase en condition isotherme. La courbe bleuecorrespond au début de la transformation ferritique et la verte à la fin de cette transformation. Elles coïncide avec la courbe de début de transformation perlitique. La courbe rougecorrespond àla fin de la transformation perlitique. La courbe e pointillé correspond à 50% d’austénite transformée.

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Diagrammes TTT(Transformation – Temps – Température)

1 2 5 10 20 50100 500 10 10 103 4 5




900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

AA+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 60 mn 10-11

Température (°C)

Temps (s)

0,36 0,66 0,27 0,0160,02 0,02 0,21 0,02

98

93

92

97

Dureté Rockwell

Cu%0,02

Al%0,06

Transformations isothermes et caractéristiques mécaniques

On constate bien, qu’en condition isotherme, qu’un maintien à 830°C (Ar3) empêche la transformation ferritique et qu’un maintien à 727°C (Ar1), empêche la transformation perlitique .C’est à environ 480°C que la transformation de l’austénite est la plus rapide: début au bout d’1 seconde et fin au bout de 20 secondes avec essentiellement formation de Perlite.On voit donc que les conditions de transformations influent sur la microstructure finale et donc sur les caractéristiques (90 HRB à 480°C contre 92 à 600°C)

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Ac3

500°C

Ac3+50°C

t

°C

Ms

Chauffe étagée

Austénitisation30mn - 1h

Refroidissementrapide

(eau, air, huile)

La trempe bainitique

Transformation bainitique

L’utilisation de ces diagrammes TTT est assez rare. On ne les utilise presque qu’exclusivement que pour déterminer la vitesse de refroidissement nécessaire pour assurer une transformation totalement bainitique (trempe bainitique)

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La trempe étagée bainitique(austempering)

1 2 5 10 20 50100 500 10 10 103 4 5



C% M n% Si% S% P% Ni% Cr% M o%

900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35NiCr6

Ac1

AA+F

A+F+C

A+MM s

Ac3

850°C - 30 mn 11

Tem

péra

ture

(°C

)

Temps (s)

0,41 0,55 0,24 0,0070,0140,93 0,80 0,06

35

63

41

Dur

eté

HR

c

F+C

Cu%0,1

V%0,01

28

22

18

50

A+F+C

F+C

Utilisation du diagrammes TTT(Transformation – Temps – Température)

Structure bainitique d ’un acier à 0,1%C

Bainite infér.

Le maintien à une température de l’ordre de 400°C, permet d’assurer la transformation complète de l’austénite en bainite inférieure, agrégat très fin de ferrite et de cémentite, conférant ainsi à l’acier une microstructure stableet dure.

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Diagrammes TRC(Transformation en Refroidissement Continu)

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

A A+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 15 mn 9

Temps (s)

0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02

40 50

70

30 50 60

70

30

B

420320

Transformations en refroidissement continu: diagrammes TRC

Des diagrammes de transformations de phases en conditions de refroidissement continu peuvent également être établi expérimentalement. Ces diagrammes, appelés diagrammes TRC, sont très souvent utilisés dans la mesure où, industriellement , le refroidissement des pièces se fait de cette façon. Lorsqu’on utilise l’air calme comme milieu de refroidissement, on parle de trempe de normalisation. Ci-contre, le diagramme TRC de l’acier C35.

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1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

A A+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 15 mn 9

Temps (s)

0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02

40 50

70

30 50 60

70

30

B

420320

Diagrammes TRC: microstructures

Sur ces diagrammes, on retrouve les courbes qui délimitent les différents domaines de stabilité de phase et les domaines de transformation de phase: le domaine de transformation ferritique(A+F) et celui de la transformation perlitique (A+F+C) . On distingue également un troisième domaine de transformation: celui de la transformation bainitique (A+B). La bainite est un agrégat de ferrite et de cémentite extrêmement fin et donc plus dure que la perlite.

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers



1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

A A+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 15 mn 9

Temps (s)

0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02

40 50

70

30 50 60

70

30

B

420320

Courbes de refroidissement

Taux de transformationde l ’austénite initiale

Diagrammes TRC: taux de transformation d l’austénite

Sur ces diagrammes, on trouve également tout un faisceau de courbes de refroidissement ainsi que des chiffres àleur intersection avec les courbes de fin de transformation. Ces chiffres indiquent quelle est la proportion d’austénite initiale qui s’est transformée pour former le constituant auquel correspond la courbe de fin de transformation.

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Influence des éléments d’alliages

Manganèse: augmente la dureté de la ferrite

Nickel : affine la microstructure

Chrome - Molybdène: participent à la formation de la Perlite et de la Cémentite - favorisent la formation de carbures

Vanadium - Nobium :augmentent la dureté de la ferrite en favorisant la formation de fins carbures

Influence des éléments d’alliages sur la microstructure

Les éléments d’alliages, notamment dans les aciers alliés, ont différentes influences sur la microstructure de l’alliage;

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers



Influence du chrome

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 0,4 0,8 1,2 1,60,2 0,6 1,0 1,2 1,8

%C500

0%

4%2%

γγγγ

°C

Influence du nickel

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1,8

0% Cr

5%12%

15%

0 0,4 0,8 1,2 1,60,2 0,6 1,0 1,2

%C600

°C

Influence des éléments d’alliages sur la position du point eutectoïde

D’une part, la teneur en carbone de l’eutectoïde diminueavec les teneurs en chrome, molybdène, nickel, manganèseet autres (déplacement vers la gauche du point eutectoïde): la proportion en Perlite augmentedonc (règle des segments inverses).

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers



Le chrome: un élément alphagène

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1,8

0% Cr

5%12%

15%20%

0 0,4 0,8 1,2 1,60,2 0,6 1,0 1,2

%C600

°C

Eléments alphagènes

D’autre part, le domaine austénitique est fortement modifié: son étendue diminueen présence de chrome, de molybdènede vanadium de titane de silicium ou d’aluminium. Ces éléments sont dits alphagènes(ils favorisent l’extension du domaine ferritique).

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers



Le nickel: un élément gammagène

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 0,4 0,8 1,2 1,60,2 0,6 1,0 1,2 1,8

%C500

0%

4%2%

γγγγ

°C

Eléments gammagènes

Par contre, en présence de nickel, de manganèse, de cobalt, de cuivre et d’azote, l’étendue du domaine austénitique augmente: ces éléments sont dit gammagènes.

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers



700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

0,5 1,0 1,5 2,0 2,50

α

α+ (CrFe) C4

α+ (CrFe) C+(CrFe) C4 7 3

α+ (CrFe) C7 3

α+ γ+ (CrFe) C7 3

γ+ (CrFe) C7 3

α+γ

γ

γ+ (CrFe) C7 3+(CrFe) C3

+(CrFe) C3

α

α+γ

Liquide+ γ

L+ γ+ (CrFe) C7 3

L+ αL+ α+γ

α+ (CrFe) C7 3

%C

Eléments carburigènes

Par ailleurs, tous ces éléments d’alliages sont carburigènes: ils ont une grande affinité avec le carbone et favorise la formation de carbures: soit des carbures de fer alliés(Cémentite alliée) (FeM)mCn (M = élémt d’alliage), soit des carbures d’éléments d’alliagesMmCn

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

A A+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 15 mn 9

Temps (s)

0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02

40 50

70

30 50 60 70

30

B

420320

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

Ralentissementde la diffusion

Décalage vers la droitedes lignes de début et de

fin de transformation


Influence des éléments d’alliages sur la vitesse de germination

D’autre part, la présence de ces éléments d’alliages ralentit la vitesse de germination.Les transformations de phases s’en trouvent donc retardées: les domaines de transformations sont décalés vers la droite dans l’échelle temps, que ce soit en condition isotherme ou en refroidissement continu.

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

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s de

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1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

A A+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 15 mn 9

Temps (s)

0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02

40 50

70

30 50 60 70

30

B

420320

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

Les diagrammes TRC montre par ailleurs que si l’on refroidit ces alliages suffisamment rapidement, il est possible d’éviter la formation des constituants d’équilibre (ferrite, perlite ou bainite). La vitesse de refroidissement minimale permettant ceci est appelée vitesse critique de trempe.

Vitesse critique de trempeVitesse critique de trempe

Diagrammes TRC et conditions de refroidissementVitesse critique de trempe

PO

IC 3

-Le

s tr

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men

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erm

ique

s de

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1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

A A+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 15 mn 9

Temps (s)

0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02

40 50

70

30 50 60 70

30

B

420320

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

Vitesse critique de trempeVitesse critique de trempe

Diagrammes TRC et conditions de refroidissement

Influence des éléments d’alliages sur la vitesse critique de trempe

La présence des éléments d’alliages, en retardant la germination des phases d’équilibre, permet de diminuer cette vitesse critique de trempe.

PO

IC 3

-Le

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men

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erm

ique

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iers


1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

A A+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 15 mn 9

Temps (s)

0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02

40 50

70

30 50 60 70

30

B

420320

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

La trempe des aciers

La trempe des aciers

Lorsque l’on impose à une pièce austénitiséedes conditions de refroidissement qui permettent, pour la dimension de cette pièce, d’obtenir une vitesse de refroidissement supérieure à ces vitesses critiques de trempe, on obtient un nouveau constituant: la martensite.

PO

IC 3

-Le

s tr

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men

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erm

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iers


Acier à 0,35%C

La martensite

Formation de la martensite

La martensite est un constituant hors équilibre. Elle provient du cisaillement de la maille austénitique (CFC). Ce cisaillement est provoqué par la libération des énergies de transformations qui ont été bloquées du fait que ces transformations d’équilibre ont étéévitées.

PO

IC 3

-Le

s tr

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men

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erm

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s de

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iers


Martensite en lattes Martensite en lattes

La martensite

Martensite en latte et aciculaire

La martensite, de structure quadratique centrée, se présente sous forme de fines aiguilles. Elle peut prendre deux formes: en lattes(groupement d’aiguilles) dans les aciers à moins de 0,6%C ou aciculaires(aiguilles dans tous les sens) dans les aciers à plus de 0,6%C.

PO

IC 3

-Le

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men

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erm

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s de

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1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

A A+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 15 mn 9

Temps (s)

0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02

40 50

70

30 50 60 70

30

B

420320

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

Température de début de transformation martensitique

Formule d'Andrews (1965)

Ms (°C) = 539 - 423(%C) - 30(%Mn)- 18(%Ni) - 12(%Cr) - 7,5(%Mo)

Température de dénut de transformation martensitique: formule d’Andrews

La température de début de transformation martensitique, notée Ms (Martensite Start), dépend de la composition chimique de l’alliage: elle peut être correctement estimée à l’aide de la relation d’Andrews. La transformation martensitique se poursuit avec l’abaissement de la température.

PO

IC 3

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1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

506 224 202 177 169 148 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: C35

Ac1

A A+F

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 15 mn 9

Temps (s)

0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02

40 50

70

30 50 60 70

30

B

420320

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

Fin de transformation martensitique

0

20

40

60

80

100

-500-400-300-200-1000

Abaissement de température en-dessous de Ms

Taux

de

tran

sfor

mat

ion

mar

tens

itiqu

e

Température de fin de transformation martensitique: austénite résiduelle

La température de fin de transformation martensitique, notée Mf, est inférieure de 419° àMs (quelle que soit l’acier). C’est pourquoi, pour la plupart des aciers, la transformation austénitique n’est pas complète à 20°C: il reste de l’austénite non transformée appelée austénite résiduelle.

PO

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Taux d ’austénite résiduelle (yγγγγ résid)

( ) ( ) ( )( )µγγ −⋅−⋅−⋅−= 1011,0exp1 TMsyy etransformérésid

BPF yyyyetransformé

++=γ

( )( )6,070030003,0exp141,0 t∆⋅−−⋅=µFacteur de stabilisation :

*

* : uniquement valable pour des refroidissement sans maintien intermédiaire

résidM yyy γ−−= 1

Taux de transformation avant Ms :

700300t∆ Taux d’austénite résiduelle

Le taux d’austénite résiduelle peut être estimée à partir de la relation ci-dessus en condition de refroidissement continu (*). Dans le cas de la trempe martensitique, les proportions en ferrite, perlite et bainite sont nulles.

Le paramètre caractérise les conditions de refroidissement.

PO

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men

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Acier à 0,35%C

La martensite

Martensite en lattes sur fond d’austénite résiduelle :

Taux d ’austénite résiduelle (yγγγγ résid)

Influence des éléments d’alliage sur le taux d’austénite résiduelle

La température de début de transformation martensitique s’abaissant avec la présence des éléments d’alliage(formule d’Andrews), la teneur en austénite résiduelle augmente donc.

PO

IC 3

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En refroidissement continu

Diagrammes de transformationen refroidissement continu

(TRC)

Isotherme

Diagrammes de transformationen condition isotherme

(TTT)

Martensite(constituant hors équilibre)

Résumons

La trempeLa trempe

PO

IC 3

-Le

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men

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s de

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La trempe

En refroidissement continu

Diagrammes de transformationen refroidissement continu

(TRC)

Isotherme

Diagrammes de transformationen condition isotherme

(TTT)

Martensite(constituant hors équilibre)

Objectifs de la trempe

La trempe, traitement thermique de durcissement, à pour objectif d’obtenir un constituant hors équilibre appelée Martensite. Elle peut se faire en conditions isothermesou suivant un refroidissement continu. Dans les deux cas, il est nécessaire d’utiliser les diagrammes de transformations pour déterminer les conditions de traitement nécessaires à son obtention.

PO

IC 3

-Le

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Caractérisation des aciers vis-à-vis des traitements thermiques

Trempabilité des aciers

Aptitude à former de la martensitedans des conditions de refroidissement

de moins en moins sévères

La trempabilité des aciers

Le choix de ces conditions de traitement dépend de la réponse du matériau aux traitements thermiques: la trempabilité.

PO

IC 3

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Trempabilité des aciers

Essai Jominy

Eprouvetteen place

Supportd‘éprouvette

Arrivée d’eau

Evacuation de l’eau

Jet d’eau derefroidissement

Dispositif d’essai Jominy

L’essai Jominy

Pour caractériser cette aptitude à la trempe, on réalise l’essai Jominy.La pièce d’essai est un cylindre de 25 mm de diamètre et de 100 mm de long. Cette pièce, préalablement austénitisée à 850°C durant 30 mn est refroidie par l’une de ses extrémité àl’aide d’un jet d’eau.

PO

IC 3

-Le

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men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


COURBES JOMINY

HRc

Distance à l'extrémité trempée (mm)10 20 300

20

30

40

50

60Austénisé à: Grosseur du grain: 850°C - 30 mn 9

C% Mn% Si% S% P% Ni% Cr% Mo%0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

Nuance: 35 CrMo 4

Une fois refroidie, on réalise à la meule deux méplats de 4-5 mm de large, diamétralement opposés. Les conditions de meulage doivent être telles qu’on évite tout échauffement excessif.Sur ces méplats, on réalise des essais de dureté Rockwell C à 1,5-3-5-7-9-11-15-20-25-30-35- … mm de l’extrémité arrosée.En reportant ces valeurs de dureté en fonction de la distance, on obtient la courbe Jominy.

La courbe Jominy

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Ces courbes Jominy présentent un palier supérieur plus ou moins marqué. Ce palier correspond à une transformation totalement martensitique.Le niveau HRc de ce palier ne dépend que de la teneur en carbone.La valeur de la dureté peut être calculée avec le modèle de JUST

Distance à l'extrémité trempée (mm)

HRc

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30

%C

COURBES JOMINY

D ureté de la martens ite en fonction de la teneur en carbone

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55

%m C

HR

c

CHRcm %6020 ⋅+=

Courbe Jominy: dureté de la martensite

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


COURBES JOMINY

Distance à l'extrémité trempée (mm)

HRc

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30

Présenced’éléments d’alliages

Ce palier peut être plus ou moins long: cela dépend de la présence d’éléments d’alliage: de leur nature et de la proportion. Cela traduit la facilité avec laquelle la transformation martensitique se produit: on parle de trempabilité .

Trempabilité

Courbe Jominy: trempabilité

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Le palier est suivi d’une décroissance plus ou moins rapide vers un niveau assymptotique. Cette décroissance correspond à une transformation mixte(ferrite + perlite + bainite + martensite).La rapidité avec laquelle la dureté décroît caractérise également la trempabilité de l’acier : elle dépend de la nature et de la proportion des éléments d’alliage. Distance à l'extrémité trempée (mm)

HRc

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30

COURBES JOMINY

Courbe Jominy: influences sur la trempabilité

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


La courbe présente une tendance asymptotique lorsqu’on s’éloigne de l’extrémité de l’éprouvette. La transformation est pour la plupart des aciers de type ferrito-perlitique. Distance à l'extrémité trempée (mm)

HRc

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30

COURBES JOMINY

Courbe Jominy: dureté à coeur

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


COURBES JOMINY

HRc

Distance à l'extrémité trempée (mm)10 20 300

20

30

40

50

60Austénisé à: Grosseur du grain: 850°C - 30 mn 9

C% Mn% Si% S% P% Ni% Cr% Mo%0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

Nuance: 35 CrMo 4

Ces courbes Jominy peuvent être représentées à l’aide de modèles prenant en compte la composition de l’alliage et les condition d’austénitisation (grosseur du grain - K ASTM). Pour les distances Jominy comprises supérieures à 8mm, la formule de Justpeut être avantageusement utilisée.

( )

CHRc

HRcEE

KPVSi

NiMnMoCr

CECdHRc

m

m

ASTM

%6020

13898,028,12

81,0%96%39%1,6

%5,5%14%38%20

%00276,0%95 2

⋅+=

⋅−⋅+⋅−

⋅−⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+

⋅⋅−⋅=

Modèle de Just

Courbe Jominy: modèle de JUST

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Choix des conditions de traitements thermiques

Ac3

500°C

Ac3+50°C

t

°C

Chauffe étagée

Austénitisation30mn - 1h

Refroidissement rapide

(eau, air, huile)

Choix des conditions de traitement thermique

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Dimensionsde la pièce

Sévéritédu milieude trempe

Trempe martensitique

Vrefroidissement < Vcritique de trempe

Trempabilité

Réaliser une trempe martensitique, c’est imposer des vitesses de refroidissement supérieures à la vitesse critique de trempe.Le choix des conditions de traitement dépend de la réponse du matériau aux traitements thermiques mais également de la sévérité du milieu de refroidissementet des dimensions de la pièce.

Condition de trempe martensitique

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Sévérité des milieux de trempe H (mm-1)

Eau Huile

Agi

tatio

ntr

ès in

tens

e

nulle

Air

0,16

0,04

0,4

0,01

0,008

0,0008

La sévérité du milieu de trempe caractérise la capacité du milieu à évacuer les calories. Industriellement, on retrouve trois milieux classiques : dans l’ordre décroissant de sévérité, l’ eau, l’huile et l’air . Ces milieux peuvent être plus ou moins agités.

Selon ROSSMANN

αααα : coefficient de transmission de la chaleur entre la pièce et le milieu de trempeλλλλ : conductivité thermique du milieu de trempe

λα2

=H

Sévérité du milieu de trempe

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Temps de refroidissement

La vitesse de refroidissement dépend des dimensions de la pièces et du milieu de refroidissement. Pour déterminer ces vitesses dans le cas de pièces cylindriques, on peut utiliser des abaques de refroidissement.

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 103 4 5


900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Ms

Temps (s)

10 20 40 80 250500 900Rond de ∅

Mode de refroidissement AIR

Courbes Rond de ∅ 80 : à 10 mm de la surfaceRond de ∅ 250 et 500 : à 20 mm de la surfaceRond de ∅ 900: à 150 mm de la surface

à coeur

Sous lasurface

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Ms

Temps (s)

10 20 40 80 120 Rond de ∅

Mode de refroidissement Eau

Courbes Rond de ∅ 80 : à 10 mm de la surface Rond de ∅ 250 et 500 : à 20 mm de la surface Rond de ∅ 900: à 150 mm de la surface

à coeur

Sous la surface

50

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 103 4 5


900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Ms

Temps (s)

10 20 40 80 250 500 900Rond de ∅

Mode de refroidissement HUILE


à coeur

Sous lasurface

Eau Huile Air

Abaques de refroidissement

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers



Ces abaques permettent de déterminer les temps de refroidissementpour le cœur et la surface de ronds de différents diamètres. Cependant, ils ne sont disponibles que pour les trois milieux de refroidissements standards (eau, huile et air sans agitation).

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 103 4 5


900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Ms

Temps (s)

10 20 40 80 250500 900Rond de ∅

Mode de refroidissement AIR


à coeur

Sous lasurface

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Ms

Temps (s)

10 20 40 80 120 Rond de ∅

Mode de refroidissement Eau

Courbes Rond de ∅ 80 : à 10 mm de la surface Rond de ∅ 250 et 500 : à 20 mm de la surface Rond de ∅ 900: à 150 mm de la surface

à coeur

Sous la surface

50

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 103 4 5


900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Ms

Temps (s)

10 20 40 80 250 500 900Rond de ∅

Mode de refroidissement HUILE


à coeur

Sous lasurface

Eau Huile Air

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers



Le temps de refroidissement le plus couramment retenu est celui qu’il faut pour passer de 700°C à 300°C: il est noté

. Cette plage de température correspond à celle où se produisent les différentes transformations dès lors que l’on procède à une trempe, 300°C correspondant à la température de début de transformation martensitique (MS)(valeur moyenne sur l’ensemble des aciers de TTh).

700300t∆

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

700300t∆

Ms

700

300

700300t∆


PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Abaque de détermination des temps de refroidissement

Pour déterminer ces temps de refroidissement dans le cas de pièces cylindriques, on peut également utiliser l’abaque proposé parl’OTUA . Cet abaque présente l’avantage de pouvoir traiter tous les milieux de trempe. En outre, il permet de déterminer les temps de refroidissement en tout point de la section.

0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

40506080

100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005

Coeur (r/R=0)tous milieux

2

5102050

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,50,4

0,2

70

Peau (r/R=1)

700300t∆

Zone pour la déterminationdes temps de refroidissement

en tout point de la pièce

Abaque de détermination des temps de refroidissement

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

Peau (r/R=1)

Cet abaque est constitué de 3 zones.La zone 1permet de définir le diamètre et la sévérité du milieu de trempe. Dans cette zone, on trouve un faisceau de droitescorrespondant aux sévérités des différents milieux de trempe.

Zone 1

Zone 2 Zone 3

0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)70

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers



0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

La zone 2permet de déterminer les temps de refroidissement en surface de pièce (la peau) et le cœur. On y trouve de nouveau le faisceau de droitescorrespondant aux différentes sévérité. Ce faisceau permet de déterminer les temps de refroidissement pour la peau.

Zone 1

Zone 3Zone 20,160,08

0,040,0250,0150,010,005

2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

Peau (r/R=1)

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005

2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

Ce faisceau de droites est bornée par une droite qui permet de déterminer les temps de refroidissement pour le cœur de la pièce. Elle correspond à toute les sévérités de milieu de trempe (toutes les droites correspondantes sont confondues en une seule).

Zone 1

Zone 2 Zone 3Coeur (r/R=0)tous milieux

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

La zone 3permet de déterminer les temps de refroidissement en tout point de la section.

Zone 1

Zone 2 Zone 3

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

Pour déterminer les temps de refroidissement, on se sert de cet abaque de la façon suivante: …

Zone 1

Zone 2 Zone 3

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

D

Le diamètre de la pièce étant connu, on trace une horizontalecorrespondante dans la zone 1de l’abaque . Cette horizontale coupe la droite de sévérité correspondant au milieu de trempe retenu en un point A.

Zone 1A

Utilisation des abaques de détermination des temps de refroidissement: étape 1

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

D

A partir de ce point A, on trace une droite verticale. Elle coupe, dans le faisceau de droites permettant la détermination des temps de refroidissement en surface, la droite correspondant à la sévérité du milieu de trempe retenu en un point B. A partir de ce point, on trace une horizontale: on lit sur l’échelle le temps de refroidissement pour la peau.

A

Zone 2B

700300t∆

Etape 2: détermination de ∆T700300 pour la surface

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

D

D’autre part, la droite verticale A-B coupe la droite relative au refroidissement du cœur en un point C. A partir de ce point, on trace une horizontale: on lit sur l’échelle le temps de refroidissement pour le coeur.

A

Zone 2B

700300t∆

C

Etape 3: détermination de ∆T700300 pour le coeur

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

D

Pour déterminer les temps de refroidissements en différents points de la section, on utilise la zone 3de l’abaque. Elle est graduée en rapport r/R ou r représente la position du point étudié et R le rayon de la pièce.

A

Zone 3B

C

1 0

Etape 4: Détermination de DT700 300 en tout point de la section

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

D

Le temps de refroidissement déterminé à partir du point B (peau) correspond àr/R=1: point B’ .

A

Zone 3B

C

1 0

B’

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

D

Le temps de refroidissement déterminé à partir du point C (coeur) correspond àr/R=0: point C’ .

A

Zone 3B

C

1 0

B’

C’

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

D

Entre ces deux points, on trace une droite (correspondant à la loi exponentielle, solution de l’équation de conduction de la chaleur, dans une échelle log-log).

A

Zone 3B

C

1 0

B’

C’

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

D

Le temps de refroidissement pour un point situé sur un rayon r s’obtient en traçant une verticale depuis le rapport r/R correspondant et une horizontale à partir du point d’intersection avec la droite B’C’ (point D).

A

Zone 3B

C

1 0

B’

C’

D

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

51020

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

D

Ainsi, pour une pièce de diamètre 60 mm trempée à l’eau calme (H= 0,04), les temps de refroidissement en surface et à cœur sont respectivement de 10set de 50s.

10

60

Application: étape 1 – détermination des temps de refroidissement

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


D=60 mm

∆∆∆∆t700700700700300300300300 = 10 s

∆∆∆∆t700700700700300300300300 = 60 s

A partir de ces temps, il est possible d’estimer les microstructures de l’alliage après trempe en surface à au cœur.Pour cela, on trace sur le diagramme TRC de la nuance retenue deux courbes correspondant aux trouvés.Dans le cas d’une pièce en acier de nuance 35 CrMo 4, la microstructure en surface est constituée de martensite et d’austénite résiduelle et celle du cœur de ferrite , de bainite, de martensite et d’austénite résiduelle.

SurfaceCoeur

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

Etape 2: microstructures

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Que ce soit à cœur ou en surface, le taux d’austénite résiduel peut être estimé àl’aide de la relation ci-dessus.

avec

et

Dans l’exemple présenté ici, cela donne:

SurfaceCoeur

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

En surface : y=0yM=96,8%yγ résid=3,2%

A cœur : y=5+0+10=15%yM=81,5%yγ résid=3,5%

D=60 mm

∆∆∆∆t700700700700300300300300 = 10 s

∆∆∆∆t700700700700300300300300 = 60 s

( ) ( ) ( )( )µγγ −⋅−⋅−⋅−= 1011,0exp1 TMsyy etransformérésid

BPF yyyy ++=

( )( )6,070030003,0exp141,0 t∆⋅−−⋅=µ

résidM yyy γ−−= 1

Etape 3: taux d’austénite résiduelle

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Par ailleurs, on peut déterminer le niveau de dureté obtenue après trempe, tant en surface qu’au cœur. Pour cela, il suffit de lire dans le cartouche situé au bas du diagramme TRC, la valeur en regard des courbes de refroidissement.

SurfaceCoeur

1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5

24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h

HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV



900

800

700

600

100

0

200

300

400

500

Nuance: 35 CrMo 4

Ac1 A

A+F A+F+C

A+F+C

A+M

Ms

Ac3

850°C - 30 mn 9

Temps (s)

0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28

55 45

15

12 10

35 45

2 10 70

75

65 17

D=60 mm

∆∆∆∆t700700700700300300300300 = 10 s

∆∆∆∆t700700700700300300300300 = 60 s

A cœur : HV = 53

En surface : HV = 48

Etape 4: dureté en surface et à coeur

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

5

10

20

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

10 20 30 40 50 60 Dj (mm)

HRc

r

20

30

40

50

60

10

Courbes Jominy

Pour déterminer ces duretés lorsque l’on ne dispose pas du diagramme TRC, il est possible d’utiliser l’abaque de détermination des temps de refroidissement complété d’une quatrième zone.

Zone 1

Zone 2 Zone 3 Zone 4

Abaque Distance Jominy équivalente

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

5

10

20

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

10 20 30 40 50 60 Dj (mm)

Cette quatrième zone.permet d’établir une équivalenceentre le temps de refroidissement en un point d’une pièce trempée et la position du point sur l’éprouvette Jominy qui voit le même temps de refroidissement. On parle de distance Jominy équivalente.

Zone 1


PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

5

10

20

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

10 20 30 40 50 60 Dj (mm)

Zone 1


Cette équivalence est donnée par la courbe ci-dessus. L’axe horizontal est graduédirectement en distance Jominy équivalente.

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

5

10

20

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

10 20 30 40 50 60 Dj (mm)

Zone 1


Reprenons l’exemple traité précédemment: pièce de diamètre 60trempée à l’eau calme(H=0,04 mm-1). Les temps de refroidissements en surface et au cœur sont respectivement de 10set 60s.

10

60

700300t∆

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

5

10

20

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

10 20 30 40 50 60 Dj (mm)

Zone 1


En prolongeant les horizontales tempsjusqu’à la courbe distance Jominy équivalente, on en déduit les distances sur l’éprouvette Jominy qui subissent les mêmes temps de refroidissement: soit5 et 13 mm.

5 13

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

5

10

20

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

10 20 30 40 50 60 Dj (mm)

Zone 1


On peut alors compléter cet abaque en reportant la courbe Jominy, ce qui permet de déterminer la dureté tant en surface qu’au cœur de la pièce. Pour cela, il suffit de prolonger les verticales distances Jominyjusqu’à la courbe Jominyde la nuance envisagée.

5 13

HRc

20

30

40

50

60

10

Courbes JominyHRc

20

30

40

50

60

10

Courbes Jominy

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

5

10

20

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

10 20 30 40 50 60 Dj (mm)

Zone 1


5 13

HRc

20

30

40

50

60

10

Courbes JominyHRc

20

30

40

50

60

10

Courbes Jominy

Dans l’exemple traité ici (cas d’un acier de bonne trempabilité), la dureté obtenue en surface est de 54 HRc tandis qu’à cœur, elle est de 50 HRc. La différence de dureté entre le cœur et la surface n’est pas très importante, malgré la dimension importante de la pièce (60 mm).

5450

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

5

10

20

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

70

Peau (r/R=1)

10 20 30 40 50 60 Dj (mm)

Zone 1


Et puisque l’abaque permet de déterminer les temps de refroidissement en tout point de la pièce (zone 3), il est possible de tracer le profil de dureté dans la section. On obtient ce qu’on appelle une courbe de pénétration de trempe ou encorecourbe en U.

5 13

HRc

r

20

30

40

50

60

10

Courbes Jominy

5450

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


40

50

60

HRC

70

0 20

1

2

3

r (mm)

1: 0,75 % C non allié2: 0,75 % C + 1 % Cr

3: 0,75 % C + 2 % Cr + 1 % Ni

Ces courbes en Upermettent également d’apprécier à la fois le niveau de dureté de la martensite et la trempabilité de l’acier. Plus la teneur en carbone est élevée, plus le niveau de la courbe en U est élevé; plus la trempabilité augmente, moins le « U » est prononcé.

40

50

60

HRC

70

0

2

1

HRCmax = 67

HRCmax = 55

20

r (mm)

1: 0,75 % C non allié2: 0,35 % C + 2 % Cr

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


t

°C

Le revenu de détente

30mn - 1h

200

Objectif : Diminution des contraintes internes

Cycle thermique : chauffage en dessous de 200°C

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Ac3

t

°C

Ac1

Le revenu banal

30mn - 1hCondition de

refroidissement identiques à celle de la

trempe(sans influence)

Objectif : Diminuer la fragilitéde la structure martensitique

Cycle thermique : chauffage entre 550°C et 650°C

550

650

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Ac3

t

°C

Ac1

Le revenu d ’adoucissement maximal

30mn - 1h

Condition de refroidissement

identiques à celle de la trempe

(sans influence)

Objectif : Adoucissement maximal

Cycle thermique : chauffage en dessous de Ac1

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Etude expérimentale des transformations de l ’austénite : la dilatométrie absolue

Mesure de la dilatation en fonction de la température

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


-25

-20

-15

-10

-5

00 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Température (°C)

Dila

tatio

n re

lativ

e (1

0-3

)

Dilatation à l'état αααα

100%90%

80%70%

60%

50%40%

30%20%

10%0%

Dilatation à l'état γγγγ

Proportion d'austénite transformée

Austénitisation

Refroidissementen phase austénitique

Transformation P →→→→γγγγ+αααα

Transformation A →→→→F+P

Refroidissementjusqu ’à l ’ambiante

Refroidissement lent

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


-25

-20

-15

-10

-5

00 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Température (°C)D

ilata

tion

rela

tive

(10-

3 )

Dilatation à l'état αααα

100%90%

80%70%

60%

50%40%

30%20%

10%0%

Dilatation à l'état γγγγ

Proportion d'austénite transformée

Austénitisation

Refroidissementen phase austénitique

Transformation P →→→→γγγγ+αααα

Transformation A →→→→M

Refroidissementjusqu ’à l ’ambiante

Courbe dilatométrique

Refroidissement en 30s

Ms

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Choix des conditions de traitement thermique

0,160,08

0,040,025

0,0150,01

0,0050,0020,0008

20

30

10

405060

80100

200

300

D (mm)

H (mm-1)

0,160,08

0,040,0250,0150,010,005


2

5

10

20

50

100200

500

1

∆∆∆∆t700700700700300300300300

r/R0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

0,40,2

CHOIX DES CONDITIONS DE TRAITEMENTS THERMIQUES DES ACIERS

70

Peau (r/R=1)

10 20 30 40 50 60 Dj (mm)

HRc

r

20

30

40

50

60

10

Brut de trempe

Après revenu

Courbes JominyNiveau de

dureté après trempe

D =40 mm

Niveau de dureté après

revenu

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Les recuits

grossissement du grain

homogénéisation normalisation

globularisation

Les traitements de recuit ont pour objectif de recouvrir une microstructure ferrito-perlitique perturbée par des traitements mécaniques ou thermiques qu’a pu subir l’acier.

Objectif: reconférer une microstructure ferrito-perl itique

régénération

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Le recuit d ’homogénéisation

Ac3

1000°C

t

°C

Ac1

Refroidissementlent

Austénitisation

Ce recuit permet d’uniformiser la composition chimique de l'acier (réduction des ségrégations et des structures de bandes); ce traitement nécessite un maintien de plusieurs heures à une température d'austénitisation élevée, suivi d'un refroidissement lent.

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Le recuit de grossissement du grain

Ac3

1000°C

t

°C

Ac1Refroidissementlent

Austénitisation

Pour obtenir une taille de grains importante, propice à l'obtention d'une structure perlitiquegrossière, il faut austénitiser à très haute température (> 1000°C) pour faciliter la diffusion des joints de grains. A l’issue de cette phase d’austénitisation, l’acier est refroidi lentement.

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Le recuit de régénération

Ac3

1000°C

t

°C

Ac1Refroidissementsuivant résultat visé

Austénitisation

Ce recuit permet d'affiner et d'homogénéiser le grain de l'acier; ce traitement se fait en chauffant légèrement au-dessus de la température Ac3 et en refroidissant dans des conditions convenablespour le résultat désiré.

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Le recuit de normalisation

Ac3

1000°C

t

°C

Ac1Refroidissement

à l ’air

Austénitisation

Ce recuit permet d’obtenir une microstructure ferrito-perlitique légèrement différente de la microstructure d’équilibre : plus de perlite et perlite plus fine. Ce traitement se fait en austénitisant l’acier à une température de l’ordre de Ac3 + 50°et en refroidissant à l’air .

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Ac3

1000°C

t

°C

Ac1

Le recuit pour usinage

Austénitisation

Refroidissementlent

Ce recuit permet d’obtenir permet d'obtenir une microstructure ferrito-perlitique fine , microstructure la plus favorable pour l’usinage ; il consiste en un maintien isotherme au-dessous de Ac1 après l'austénitisation. L’acier est ensuite refroidit lentement.

PO

IC 3

-Le

s tr

aite

men

ts th

erm

ique

s de

s ac

iers


Ac3

1000°C

t

°C

Ac1

Le recuit de globularisation

Refroidissementlent

Ce recuit permet d’obtenir une structure perlitique globulaire ; il consiste en un chauffage àune température légèrement supérieure à Ac1 suivi d'un refroidissement et d'un maintien àune température légèrement inférieure à Ac1 ; ce cycle peut être répété plusieurs fois.

Les Traitements Thermiques Des Aciers

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