Ferrite et austénite retenue : Méthodes d'identification claires

1. Préface

J'aimerais partager avec vous l'identification de la "ferrite" et de l'"austénite retenue", dans le cadre d'une série d'articles sur l'identification de structures similaires dans les aciers.

2. Identification de la ferrite et de l'austénite retenue

La ferrite et l'austénite retenue n'étant pas corrodées, elles apparaissent toutes deux blanches lorsqu'elles sont observées au microscope. Cependant, elles peuvent être facilement confondues si elles ne sont pas observées correctement.

Heureusement, il est relativement facile de distinguer les deux structures en maîtrisant certaines méthodes. Les deux méthodes les plus courantes sont les suivantes :

1. Distinction avec la morphologie des tissus

Ferrite et retenue Austenite coexistent souvent dans la microstructure d'un acier hypoeutectoïde ayant subi une trempe. Il existe généralement trois formes de ferrite dans ces pièces trempées : la ferrite polygonale non dissoute, la ferrite massive et la ferrite de haute qualité. ferrite proeutectoïdeet la ferrite proeutectoïde réticulaire ou semi-réticulaire. Toutes ces formes de ferrite sont blanches et brillantes.

Les ferrites polygonales et massives ont des limites bien définies et se trouvent souvent dans les zones vides entre les aiguilles de martensite. En y regardant de plus près, on constate que la phase blanche et la phase de martensite se trouvent sur le même plan.

La ferrite réticulaire ou semi-réticulaire est finement répartie le long du joint de grain original de l'austénite.

L'austénite retenue, en revanche, n'a pas de limites bien définies et sa forme change en fonction de la distribution des aiguilles de martensite. Elle n'existe généralement pas seule, mais est organiquement combinée à la martensite en forme d'aiguille après la trempe. Par conséquent, sa couleur est légèrement plus foncée que celle de la ferrite et le phénomène de martensite en forme d'aiguille est souvent faiblement visible.

2. Déduit de processus de traitement thermique

Si le temps de conservation de la chaleur de trempe pour l'acier hypoeutectoïde est insuffisant ou si la température est trop basse, de la ferrite blanche polygonale non dissoute apparaîtra dans la microstructure résultante.

Fig. 1 ferrite blanche polygonale non dissoute

Comme l'illustre la figure 1, la microstructure de l'acier 45 ayant subi un traitement de trempe à l'eau à 760 ℃ pendant 25 minutes se compose de ferrite polygonale blanche non dissoute, de martensite trempée noire à teneur moyenne en carbone, de martensite gris clair et d'une matrice d'austénite résiduelle.

S'il y a beaucoup de pièces dans le four et que le temps de taraudage est excessif, la vitesse de refroidissement des pièces sera plus élevée que la vitesse de refroidissement dans un four à arc. recuit mais inférieure à la vitesse de refroidissement de l'air de normalisation. Par ailleurs, si les pièces sont laissées à l'air trop longtemps après le taraudage, la microstructure résultante contiendra de la ferrite proeutectoïde massive.

Fig. 2 ferrite proeutectoïde massive blanche

Comme le montre la figure 2, la microstructure de l'acier 45 a été obtenue après un chauffage à 840°C pendant 25 minutes, suivi d'une trempe à l'eau et d'un revenu à 600°C pendant 60 minutes. La structure massive blanche est de la ferrite eutectoïde, tandis que le reste de la structure est de la sorbite trempée.

Ce résultat est dû à la présence de plusieurs pièces dans le four de chauffage pendant le test et au fait que la porte du four n'a pas été maintenue fermée pendant la trempe, comme cela est exigé. Au lieu de cela, la porte du four est restée ouverte après la trempe du premier échantillon et jusqu'à la trempe du dernier échantillon.

Par conséquent, dans les derniers stades de la trempe, environ la moitié des échantillons trempés présentaient de la ferrite proeutectoïde massive. La teneur en ferrite proeutectoïde massive du dernier échantillon trempé atteignait 40% (fraction volumique).

En raison de l'ouverture de la porte du four, lorsque la température des pièces dans le four était inférieure à AC3, la vitesse de refroidissement des pièces était supérieure à celle du refroidissement (équivalente à recuit) mais inférieur à celui du refroidissement à l'air (équivalent à la normalisation). Cela a entraîné la précipitation de ferrite proeutectoïde massive.

Si la vitesse de refroidissement de la trempe n'était pas suffisante, la ferrite proeutectoïde de l'acier était généralement répartie le long du joint de grain original de l'austénite sous la forme d'un réseau ou d'un semi-réseau.

Fig. 3 ferrite proeutectoïde réticulaire blanche

Comme le montre la Fig. 3, la microstructure de l'acier 45 après chauffage à 900°C pendant 25 minutes et trempe à l'huile se compose de ferrite pré-eutectoïde blanche à mailles fines, de troostite trempée noire, de bainite supérieure plumeuse, de martensite gris clair et d'une matrice d'austénite résiduelle.

L'austénite résiduelle, qui n'est pas sur le même plan que la martensite, n'est visible dans la structure trempée que lorsque la chaleur de trempe est fortement surchauffée. Lors d'une trempe normale, l'austénite résiduelle n'est pas très présente.

Fig. 4 austénite blanche retenue

Comme le montre la figure 4, la microstructure de l'acier 45 après un chauffage à 900°C pendant 25 minutes et une trempe à l'eau se compose d'une martensite noire à teneur moyenne en carbone et d'une austénite résiduelle blanche.

La forme de l'austénite résiduelle change en fonction de l'angle d'intersection avec la martensite.

3. Conclusion

Dans ce billet, nous présentons les méthodes d'identification de la ferrite et de l'austénite retenue. Nous espérons que ces informations vous seront utiles.

Il convient également de noter qu'une compréhension approfondie du diagramme de phase fer-carbone, combinée aux perspectives évoquées dans l'article, facilitera grandement le processus d'identification.