Exercices de SDM GMP1, M216

Exercice 1.
Dans cet exercice, on se propose d'étudier le fer et les alliages Fe-C. Le fer a une structure cristalline cubique centrée (C.C.) à la température ambiante (fer ) et sa structure change à 912° en C.F.C.. La masse atomique est 56g et le paramètre de maille :

à 20°C à 912°C à 916°C à 1388°C à 1394°C

a a a a a

= 0,2866 nm = 0,2903 nm = 0,3646 nm = 0,3686 nm = 0,2931 nm

Dans les questions suivantes, on s'intéresse au Fe à 20° : 1. 2. 3. 4. Dessinez une maille du fer ; Donnez le nombre d'atomes du fer dans cette maille; Calculez le rayon du fer dans le modèle sphère dure; Calculez le rayon maximal d'un atome qui peut s'insérer dans les sites d'insertion;

5. Est-ce qu'il est possible d'insérer un atome d'un rayon de 0.5 Å dans le fer  à 20°C sans déformer la structure ? Pourquoi? En insérant des atomes de carbone dans la phase  du fer à la température ambiante, on obtient une solution solide ferrite. 6. 7. Quel type de solution solide s'agit-il? Quelle est la solubilité maximale de carbone dans la ferrite ?

La figure suivante montre le diagramme des phases Fe-C métastable à cémentite. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Quelles sont les phases en présence dans les domaines numérotés ①, ②, ③ et ④ sur le diagramme? À quelle température la solubilité du carbone dans le fer est-elle maximale dans la phase ? Indiquer les domaines triphasés. Indiquer les points de transformation isotherme. Quels types de transformations isothermes s’agit- il? Tracer les triangles de TAMMAN.

14. Tracer schématiquement (dans la figure suivante) les courbes de refroidissement T=f(t) pour 1% et 3% de carbone.

SDM M216 GMP IUT Alençon

1

2

4

3

15. Indiquer (analyser) les changements de phases de l’acier à 1% C en précisant le taux de produit de la transformation isotherme. Pour effectuer un traitement thermique (recuit ou trempe), nous faisons d'abord une austénisation de l'acier à traiter, suivi un maintien à