12 • Le fer et ses alliages
304
12.6 Les changements d’états
des alliages de fer
peut, pour un alliage fer-carbone, distinguer trois étapes dans son évolution en fonction de la température :
– entre 20 °C et 220 °C, le premier stade du revenu : au cours de cette
étape, au-dessous de 100 °C environ, le carbone tend seulement à
ségréger vers les défauts du réseau; on assiste donc à une phase de préprécipitation. À partir d’une température voisine de 100 °C et jusqu’à
une température voisine de 220 °C, on assiste à la précipitation du carbure ε dont la formule serait Fe 2,4 C. Cette évolution s’arrête à un stade
correspondant à une teneur en carbone voisine de 0,20 %; la maille de
martensite perd seulement une partie de son caractère quadratique. Au
cours de ce premier stade du revenu, on assiste généralement à une
baisse relativement modérée de la résistance à la traction, mais par contre
à une remontée sensible de la limite d’élasticité due à la relaxation des
tensions propres existant à l’échelle de la maille; cette relaxation est
provoquée par le déplacement du carbone depuis les sites préférentiels
qu’il occupait dans la maille de la martensite vierge jusqu’aux lieux de
précipitation du carbure ε. Au cours de cette période, la dureté diminue légèrement tandis que les caractéristiques de ductilité ont tendance
à s’améliorer légèrement;
– 220 °C et 450 °C, le deuxième stade du revenu : entre 220 et 300 °C,
on assiste tout d’abord à la fin de la précipitation du carbure ε et à l’apparition dans certains aciers d’un autre carbure de fer, le « carbure de Hägg »
ou carbure ξ. Ce carbure de Hägg aurait une teneur en carbone supérieure à celle de la cémentite; sa formule serait Fe 5 C 2 . Dans ce même
domaine (220-300 °C) peut aussi se produire un phénomène très important : la décomposition de l’austénite résiduelle en bainite. Entre 300 °C
et 450 °C, on assiste au retour complet de la maille du fer α à sa forme
cubique, à l’apparition de la cémentite Fe 3 C et à la disparition des
autres types de carbure de fer. Les précipités de Fe 3 C formés au cours
de cette période ont la forme de plaquettes qui sont d’autant plus grosses
que la température de revenu est plus élevée dans l’intervalle considéré.
Au cours de cette étape du revenu, on constate que les caractéristiques
de résistance décroissent sensiblement tandis que les caractéristiques de
ductilité s’améliorent généralement;
– au-delà de 450 °C et jusqu’à la température Ac 1 , le revenu de la martensite
d’un alliage fer-carbone non allié n’engendre plus qu’un grossissement
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12.6 Les changements d’états
des alliages de fer
peut, pour un alliage fer-carbone, distinguer trois étapes dans son évolution en fonction de la température :
– entre 20 °C et 220 °C, le premier stade du revenu : au cours de cette
étape, au-dessous de 100 °C environ, le carbone tend seulement à
ségréger vers les défauts du réseau; on assiste donc à une phase de préprécipitation. À partir d’une température voisine de 100 °C et jusqu’à
une température voisine de 220 °C, on assiste à la précipitation du carbure ε dont la formule serait Fe 2,4 C. Cette évolution s’arrête à un stade
correspondant à une teneur en carbone voisine de 0,20 %; la maille de
martensite perd seulement une partie de son caractère quadratique. Au
cours de ce premier stade du revenu, on assiste généralement à une
baisse relativement modérée de la résistance à la traction, mais par contre
à une remontée sensible de la limite d’élasticité due à la relaxation des
tensions propres existant à l’échelle de la maille; cette relaxation est
provoquée par le déplacement du carbone depuis les sites préférentiels
qu’il occupait dans la maille de la martensite vierge jusqu’aux lieux de
précipitation du carbure ε. Au cours de cette période, la dureté diminue légèrement tandis que les caractéristiques de ductilité ont tendance
à s’améliorer légèrement;
– 220 °C et 450 °C, le deuxième stade du revenu : entre 220 et 300 °C,
on assiste tout d’abord à la fin de la précipitation du carbure ε et à l’apparition dans certains aciers d’un autre carbure de fer, le « carbure de Hägg »
ou carbure ξ. Ce carbure de Hägg aurait une teneur en carbone supérieure à celle de la cémentite; sa formule serait Fe 5 C 2 . Dans ce même
domaine (220-300 °C) peut aussi se produire un phénomène très important : la décomposition de l’austénite résiduelle en bainite. Entre 300 °C
et 450 °C, on assiste au retour complet de la maille du fer α à sa forme
cubique, à l’apparition de la cémentite Fe 3 C et à la disparition des
autres types de carbure de fer. Les précipités de Fe 3 C formés au cours
de cette période ont la forme de plaquettes qui sont d’autant plus grosses
que la température de revenu est plus élevée dans l’intervalle considéré.
Au cours de cette étape du revenu, on constate que les caractéristiques
de résistance décroissent sensiblement tandis que les caractéristiques de
ductilité s’améliorent généralement;
– au-delà de 450 °C et jusqu’à la température Ac 1 , le revenu de la martensite
d’un alliage fer-carbone non allié n’engendre plus qu’un grossissement