6 • Changements d’états
des alliages métalliques
157
6.1 La solidification
en conditions industrielles
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Au cours d’un refroidissement en conditions industrielles (figure 6.1) la
solidification commence pratiquement à la température T l (on constate
que les germes atteignent facilement leur taille critique à des températures très peu inférieures à T l ce qui limite la surfusion à une amplitude
négligeable). Les premiers cristaux solides apparaissent; ils sont plus
riches (que l’alliage) en l’élément le moins fusible. Au cours de la solidification on constate que :
– la diffusion a, pratiquement, le temps d’homogénéiser tout le liquide;
– les grains de phase solide ne sont pas totalement homogénéisés par la
diffusion;
– les fractions solidifiées en surface des grains sont à chaque instant et à
chaque température, en équilibre avec le liquide c’est-à-dire conformes
aux données du diagramme d’équilibre.
Selon que l’élément le plus fusible est le métal de base M ou l’alliage A
on peut faire alors les constats décrits dans le tableau 6.1 avec :
C m = teneur en A de l’alliage,
T l = température du liquidus d’équilibre de l’alliage considéré,
T s = température du solidus d’équilibre de l’alliage considéré,
C d = teneur en A des premiers cristaux solidifiés;
et à une température T à laquelle existe à la fois du solide et du liquide :
C l = teneur en A du liquide,
C e = teneur en A du solide dans les conditions d’équilibre,
C m ′ = teneur moyenne en A de la masse déjà solidifiée,
C c = teneur en A au cœur des premiers cristaux solidifiés,
C s = teneur en A en surface des derniers cristaux solidifiés.
On note que, lorsque la température atteint le niveau de la température T s
de fin de solidification en conditions d’équilibre, la concentration moyenne
de la phase solide C m ′ est différente de C m et il subsiste une certaine proportion de phase liquide; la solidification n’est donc pas terminée. Elle
ne s’achèvera que lorsque la teneur moyenne de la phase solide C m ′ sera
égale à la teneur C m de l’alliage initial c’est-à-dire à la température T s ′
(cette température T s ′ est d’autant plus basse que le refroidissement est
plus rapide). La composition de la phase solide n’est alors pas uniforme :
des alliages métalliques
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6.1 La solidification
en conditions industrielles
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Au cours d’un refroidissement en conditions industrielles (figure 6.1) la
solidification commence pratiquement à la température T l (on constate
que les germes atteignent facilement leur taille critique à des températures très peu inférieures à T l ce qui limite la surfusion à une amplitude
négligeable). Les premiers cristaux solides apparaissent; ils sont plus
riches (que l’alliage) en l’élément le moins fusible. Au cours de la solidification on constate que :
– la diffusion a, pratiquement, le temps d’homogénéiser tout le liquide;
– les grains de phase solide ne sont pas totalement homogénéisés par la
diffusion;
– les fractions solidifiées en surface des grains sont à chaque instant et à
chaque température, en équilibre avec le liquide c’est-à-dire conformes
aux données du diagramme d’équilibre.
Selon que l’élément le plus fusible est le métal de base M ou l’alliage A
on peut faire alors les constats décrits dans le tableau 6.1 avec :
C m = teneur en A de l’alliage,
T l = température du liquidus d’équilibre de l’alliage considéré,
T s = température du solidus d’équilibre de l’alliage considéré,
C d = teneur en A des premiers cristaux solidifiés;
et à une température T à laquelle existe à la fois du solide et du liquide :
C l = teneur en A du liquide,
C e = teneur en A du solide dans les conditions d’équilibre,
C m ′ = teneur moyenne en A de la masse déjà solidifiée,
C c = teneur en A au cœur des premiers cristaux solidifiés,
C s = teneur en A en surface des derniers cristaux solidifiés.
On note que, lorsque la température atteint le niveau de la température T s
de fin de solidification en conditions d’équilibre, la concentration moyenne
de la phase solide C m ′ est différente de C m et il subsiste une certaine proportion de phase liquide; la solidification n’est donc pas terminée. Elle
ne s’achèvera que lorsque la teneur moyenne de la phase solide C m ′ sera
égale à la teneur C m de l’alliage initial c’est-à-dire à la température T s ′
(cette température T s ′ est d’autant plus basse que le refroidissement est
plus rapide). La composition de la phase solide n’est alors pas uniforme :