Trempe

Lorsqu’on refroidit de l’austénite elle a tendance à donner par diffusion de la ferrite et de la cémentite. Lorsque l’on refroidit suffisamment vite la diffusion n’a pas le temps de se faire. Si lors du refroidissement on atteint la température Ms et qu’il n’y a encore de l’austénite celle-ci ne pourra plus donner de la ferrite et de l’austénite mais elle donnera de la martensite. La transformation martensitique est une transformation sans diffusion, c’est un changement de structure cristalline de l’austénite.

Exemple : Refroidissement d’un acier eutectoïde

Au dessous de la vitesse critique 1 l’austénite se transforme dans les constituants d’équilibre Entre Vc1 et Vc2 une partie de l’austénite n’a pas eu le temps de se transformer en perlite avant d’atteindre Ms et va donc se transformer en martensite (M). Au dessus de Vc2 l’austénite ne s’est pas transformée avant d’atteindre Ms elle se transformera en martensite au dessous. La température du début de la transformation martensitique Ms dépend de la composition chimique de l’acier. Andrews a proposé la relation suivante, valable pour les aciers à moins de 0.6% de Carbone et de 5% d’éléments d’alliage :

Ms (°C) = 539 – 423x %C -30.4x %Mn -17.7x %Ni – 12.1x %Cr – 7.5x %Mo – 11x %Si

Calcul Le pourcentage d’austénite transformé en martensite ne dépend pas de la vitesse de refroidissement mais de la température. On peut déterminer un pourcentage approximatif avec la relation de Koïstinen et Marburger :

Austénite transformée = 100 – 100 x exp(-0.011(Ms-Θ)) Θ : température du fluide dans lequel est effectuée la trempe

Calcul Pour que la transformation martensitique soit complète, il faut que la température Mf (fin de la transformation martensitique) soit supérieure à la température à laquelle on exposera l’acier. D’après la formule d’Andrews, plus l’acier est riche en carbone ou en élément d’alliage, plus la température Ms est basse et alors plus Mf a de chance de se trouver en dessous de la température de trempe. Dans ce cas, la transformation n’est pas complète, et il existe de l’austénite résiduelle. C’est surtout à partir de 0.4% de carbone que le pourcentage de celle-ci peut devenir significatif pour des trempes dans un fluide à 20°C. Lorsqu’une pièce trempée contient de l’austénite résiduelle :

– Elle est moins dure que prévue – Elle peut se déformer plastiquement – Elle peut changer de dimension en cas de destabilisation de cette austénite.