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Métallographie d'une décarburation de surface d'un acier recuit sans gaz de protection.

La décarburation est le fait de réduire le taux de carbone dans des fontes ou des aciers.

Sommaire

PhénomèneModifier

Décarburation de surfaceModifier

Entre 1 100 et 1 300 °C, en atmosphère oxydante le carbone a tendance à s'échapper de la pièce en acier par les couches extérieures qui deviennent moins riches en carbone que les couches centrales :

  • le carbone situé en surface réagit avec l'atmosphère (voir le diagramme d'Ellingham), par exemple dans une atmosphère contenant du dioxygène, on a
    2C(s) + O2 → 2CO↗ ; C(s) + O2 → CO2↗ ;
  • ceci « pompe » le carbone situé dans la masse par diffusion.

La limite d'élasticité Re, la résistance à la rupture Rm et la dureté H diminuent.

La décarburation peut être volontaire : c'est une manière de diminuer la teneur en carbone d'un acier. Cependant, cela concerne les couches superficielles de la pièce. La décarburation peut également être un phénomène « parasite », non recherché, durant des processus de travail à chaud comme le laminage à chaud ou bien le recuit.

Décarburation en phase liquideModifier

La décarburation en phase liquide se fait soit par réaction du carbone dissout avec des globules d'oxyde de fer(II) FeO :

C + FeO(globule) → CO(bulle) + Fe(I)

soit de réaction du carbone avec le dioxygène de l'atmosphère (réaction à la surface du bain) ou bien avec du dioxygène injecté :

2C + O2 (bulle) → 2CO(bulle)

les deux réactions formant des bulles de monoxyde de carbone CO[1]. L'oxyde de fer peut provenir du laitier, pour la conversion de la fonte en acier. Il peut aussi provenir de la réaction entre le fer et le dioxygène injecté.

L'injection de dioxygène est utilisée soit pour la conversion de la fonte en acier, soit pour l'affinage de l'acier (obtention d'un acier à basse teneur en carbone), dans les procédés industriels AOD (argon oxygen decarburisation), RH-OB (dégazage sous vide par recirculation), VOD/ASV (vacuum oxygen decarburisation, affinage sous vide) ou CAS-OB (composiiton adjustment by sealed argon bubbling and oxygen blowing)[2].

Opération inverseModifier

On peut à l'inverse vouloir enrichir un alliage de fer en carbone. La cémentation consiste à enrichir la surface d'une pièce en acier en carbone pour pouvoir la durcir par trempe superficielle. Lorsque l'on veut transformer de l'acier de recyclage en fonte, on effectue une carburation en chauffant l'acier par une combustion de coke dans un four nommé cubilot.

Notes et référencesModifier

  1. Phi 2002, p. 74–75, 125–127, 177–178
  2. Phi 2002, p. 36–37, 186

BibliographieModifier

Articles connexesModifier