Exercice de métallurgie

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Eléments de réponses


  • Etude du diagramme binaire :

1 - Quel est ce diagramme binaire, le diagramme Fer carbone ou le diagramme Fer cémentite ?

2 - Tracer la ligne du liquidus.

3 - Tracer la ligne du solidus.

4 - Tracer la ligne du solvus.

5 - Que représente la ligne de transformation à 1148°C

6 - Que représente la ligne de transformation à 727°C ?

7 - Que représentent les points P, E, E' ?

8 - Le carbone peut former des solutions solides avec les trois variétés de fer. Donner leur nom et leur domaine d'existence.

9 - Indiquer la nature des différentes phases de chaque domaine du diagramme.

10- Quel est le pourcentage maximum de carbone dans l'austénite ?

11 - Quel est le pourcentage maximum de carbone dans la ferrite ?

12 - Qu'est ce que la perlite ?

13 - Qu'est ce que la lédéburite ?

14 - La cémentite ou carbure de fer est la combinaison chimiquement définie Fe3C. A température ambiante, tracer l'évolution du pourcentage de cémentite par rapport au pourcentage de ferrite.

  • Structures métallurgiques :

1 - Représentez une maille de fer α puis une maille de fer γ 

2 - Représentez sur la maille de fer α puis sur la maille de fer γ les sites d'insertion possibles de carbone.

3 – Comparez la compacité du réseau cubique centré et celle du réseau cubique à face centrée.

4 - Pour la maille de fer Cubique Centrée (fer α) :

5 - Pour la maille de fer Cubique Face Centrée (fer γ) :

6 - La masse atomique du fer est de 56, la masse atomique du carbone est de 12. Quel est le pourcentage maximum de carbone admissible dans la cémentite ?

  • Etude du refroidissement (diagramme simplifié)

1 - En règle générale, on utilise un diagramme binaire simplifié. Pourquoi peut-on se permettre cette simplification ?

2 - Tracer la zone d'existence de l' austénite pro-eutectique, l'austénite eutectique, de la cémentite eutectique ainsi que de la cémentite pro-eutectique. Tracer alors la zone d'existence de l'eutectique.

3 - Tracer la zone d'existence de la ferrite pro-eutectoïde, de la ferrite eutectoïde, de la cémentite eutectoïde puis de la cémentite pro-eutectoïde.

4 - Acier hypo-eutectoïde : Quelle est la teneur en carbone de l'austénite d'un acier à 0.5 %C en début de solidification (point M1), en fin de solidification (N1). Quelle est la teneur en carbone de la ferrite primaire (ou pro-eutectoïde) d'un acier à 0.5 %C en début de précipitation (point P1). Juste avant la transformation eutectoïde (Q1), donner la teneur en carbone de la ferrite primaire et de l'austénite. Calculez le % de masse de ferrite pro-eutectoïde puis le % de masse de perlite dans l'alliage.

5 - Acier hyper-eutectoïde : Quelle est la teneur en carbone de l'austénite d'un acier à 1.2%C juste avant la transformation eutectoïde (Q2). Calculez la masse de cémentite pro-eutectoïde puis la masse de perlite dans l'alliage.

6 - Acier eutectoïde : Calculez la masse de cémentite eutectoïde puis la masse de ferrite eutectoïde dans la perlite.

7 - C'est la ferrite qui précipite en cémentite tertiaire. Le pourcentage maximum de carbone dans la ferrite à température ambiante est de 0.006%, calculer le pourcentage maximum de cémentite tertiaire que l'on pourra obtenir.

8 - Fonte hypo-eutectique : Quelle est la teneur en carbone de l'austénite primaire d'une fonte à 3 %C en début de solidification (point M3), en fin de solidification (N3). 

9 - Fonte hyper-eutectique : Pour une fonte à 5%, quel est le premier constituant qui se dépose en début de solidification (M4) ? Lors de la transformation eutectique en quoi se transforme le liquide résiduel ? Quelles sont les phases de la lédéburite ? L'austénite lédéburitique évolue en deux étapes, de N4 à Q4, puis à Q4. Donner la composition des transformations successives. Où se trouve alors la cémentite primaire ?

10 - Fonte eutectique : A 1148°C, la lédéburite est constituée de cémentite et d'austénite. Donner la proportion d'austénite dans la masse totale de la fonte ainsi que le pourcentage de carbone contenu dans l'austénite. 

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