Les mélanges: Diagrammes de phase

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1 Les mélanges: Diagrammes de phase Chapitre 5 ession Motivations Comprendre la ormation des structures des matériaux. Certaines propriétés des matériaux (dureté, résistances) sont onction de leur microstructure. Comprendre les diagrammes d équilibre ain de mettre sur pieds des traitements thermiques

2 Objectis Interpréter les diagrammes d équilibre simples. Déterminer les phases présentes (composition et raction) à une température donnée. ur un digramme d équilibre binaire, localiser la température et la composition des transormations de phase: eutectique eutectoïde péritectique 7-3 Contenu Concepts ondamentaux Phase; équilibre des phases olubilité Diagrammes d équilibre. Interprétation ystème eutectique binaire Formation de la microstructure dans les alliages eutectiques ystème er-carbone Diagramme d équilibre Fe-Fe 3 C Formation des microstructures: alliages Fer-carbone 7-4 2

3 Température ( C) Composant: Déinitions imple éléments (métaux purs): er, cuivre, soure Composés à partir duquel un alliage est constitué: NaO, io 2, Fe 3 C Cu et Zn dans le laiton (alliage Cu-Zn) Phase ensemble des régions d un corps ayant une même structure et un même arrangement atomique. mélange eau+ alcool Matériau pur, solutions liquides, solides ou gageuses olubilité du sucre dans l eau Concentration en eau (% masse) 80 1 phase olution liquide sirop : eau + sucre Limite de solubilité 20 Concentration en sucre (% masse) eau sirop sirop sirop sirop sirop 0 2 phases olution liquide (sirop ) + sucre solide sucre 7-6 3

4 Diagrammes d equilibre binaire Formation de la microstructure Fractions volumiques des phases 7-7 Diagramme d équilibre Cu-Ni olide 35% Cu % L L 55% Cu % 7-8 4

5 Formation de microstructure Cu-Ni eroidissement à l équilibre : eroidissement lent L 40% Cu L (40% Cu) L (55% Cu) L 55% Cu (23%Cu) (35%Cu) L (60% Cu) (40%Cu) (40%Cu) 7-9 Diagramme Plomb-Étain : Pb-n Liquidus Eutectique de composition C E = 62% n 3 phases en équilibre (L, et ) L E (62%n) n n 1 ère phase solide (18% n) n soluble dans Pb Limite de solubilité de n dans Pb 2 ème phase solide (97.5% n) riche en n

6 Pb-n : olidiication à l eutectique Eutectique de composition C E = 62% n 3 phases en équilibre (L, et ) L E (62%n) n n % % 7-11 Micrographie de l eutectique Pb-n iche en étain (97.5%n) iche en plomb (18%n) ou (82% Pb)

7 Pb-30%n Alliage hypoeutectique 262 (18% n) % L L (62% n) % % eutectique % β 1 α 15% 7-13 olidiication de l alliage Pb-30%n

8 Micrographie Pb-30%n hypoeutectique primaire (73%) (18% n) Eutectique (27%) (62 % n) 7-15 Pb-70%n : olidiication hors eutectique % % L E β C 0 = 70% n > 62 % n (E) Alliage hypereutectique

9 Micrographie de Pb-70%n hypereutectique 77.5% Eutectique 62% n (concentration) 22.5% 97.5%n Fraction 7-17 Formation et croissance de l eutectique Naissance de Naissance de Croissance de Croissance du ront de solidiication

10 Micrographie des divers eutectiques Lamelaire Al-Al 2 Cu Aciculaire Al-i T basse Globulaire Al-i + Na 7-19 Transormation péritectique Transormation d une phase et d un liquide en une nouvelle phase L d Diagramme Pb-Bi (23.8 %Bi) L (35.8%Bi) c + L CL -----> c d Nouvelle phase (30%Bi)

11 Le deburite ystème er-carbone ou Fe-Fe 3 C: 7-21 Digramme d équilibre Fe-C Austénite CFC Ferrite CC Cémentite Fe 3 C

12 Digramme d équilibre Fe-C Acier = errite + cémentite errite granulaire Ferrite molle ductile tenace élevé magnétique Non magnétique Perlite Cémentite céramique dure ragile T élevée bas augmente la résistance des aciers 7-23 Fig Microstructure d alliage Fe-C a pro-eutectoide Perlite ( + Fe3C) 0.8 % C ; 100% perlite; lamelles alternées de errite et de cémentite 0.2 % C ; 25 % perlite; 75% errite pro-eutectoïde

13 Fig Microstructure d alliage Fe-C pro-eutectoide Fe 3 C pro-eutectoide Perlite + Fe3C 0.6 % C ; 75 % perlite; 25 % de errite pro-eutectoïde 1.0 % C ; 97 % perlite; 3 % de cémentite le long des joints de grains

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