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Fragilisation par revenu dans les aciers alliés

1920
Analyse métallurgique des aciers alliés axée sur la fragilisation à chaud en laboratoire.

La fragilisation par revenu est une diminution de la ténacité de certains aciers alliés provoquée par leur maintien ou leur refroidissement lent dans une plage de température spécifique (environ 375–575 °C). Ce phénomène est dû à la ségrégation d'impuretés (phosphore, étain, antimoine, par exemple) aux joints de grains, ce qui affaiblit la cohésion entre les grains et favorise la rupture intergranulaire.

Le mécanisme de fragilisation par revenu est un exemple classique de ségrégation à l'équilibre. À haute température, des atomes d'impuretés se dissolvent dans les grains métalliques. À mesure que l'acier refroidit et atteint la zone de fragilisation, ces impuretés deviennent moins solubles et migrent vers les zones à haute énergie des joints de grains. Certains éléments d'alliage, comme le manganèse et le nickel, peuvent co-ségréger avec les impuretés, aggravant ainsi cet effet. Il en résulte une augmentation spectaculaire de la température de transition ductile-fragile (TDFR), ce qui signifie que l'acier peut se fracturer de manière fragile à des températures où il devrait être tenace.

Une caractéristique clé de la fragilisation par revenu est sa réversibilité. Si un composant fragilisé est réchauffé à une température supérieure à la plage critique (par exemple, > 600 °C), puis refroidi rapidement (trempe), les impuretés se redissolvent dans les grains et la ténacité est restaurée. Cette compréhension a constitué une innovation cruciale en métallurgie physique, démontrant que les propriétés mécaniques n'étaient pas statiques, mais pouvaient être dégradées par de subtiles variations temporelles de la microchimie aux interfaces internes. Elle a conduit à des changements majeurs dans la fabrication de l'acier et les pratiques de traitement thermique des composants à section lourde.

UNESCO Nomenclature: 3308
- Science des matériaux

Type

Processus physique

Perturbation

Important

Utilisation

Une utilisation répandue

Précurseurs

  • développement d'aciers alliés par ajout d'éléments comme le chrome, le nickel et le manganèse
  • progrès de la métallographie pour visualiser la microstructure des métaux
  • compréhension des processus de diffusion dans les solides (lois de Fick)
  • demande industrielle en aciers à haute résistance pour des applications telles que les canons, les chaudières et les turbines
  • développement d'essais mécaniques standardisés comme l'essai d'impact Charpy pour quantifier la ténacité

Applications

  • contrôle strict des procédures de traitement thermique pour les grandes pièces forgées en acier comme les rotors de turbine et les récipients sous pression
  • spécification de nuances d'acier de haute pureté avec de faibles niveaux de p, sn, sb et as pour les applications critiques
  • développement d'alliages contenant du molybdène ou du tungstène, qui aident à éliminer les impuretés et à atténuer la ségrégation
  • analyse des défaillances des composants industriels fonctionnant dans la plage de températures fragilisantes

Brevets :

NA

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Voir aussi : fragilisation à chaud, acier allié, joints de grains, ségrégation, ténacité, traitement thermique, rupture intergranulaire, phosphore, impuretés, métallurgie.

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