{"id":115962,"date":"2022-05-08T12:56:44","date_gmt":"2022-05-08T11:56:44","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/quest-ce-que-la-martensite-acier-martensitique-definition\/"},"modified":"2022-05-11T07:32:59","modified_gmt":"2022-05-11T06:32:59","slug":"quest-ce-que-la-martensite-acier-martensitique-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/fr\/quest-ce-que-la-martensite-acier-martensitique-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce que la martensite – Acier martensitique – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"

La martensite est une structure m\u00e9tastable tr\u00e8s dure avec une structure cristalline t\u00e9tragonale centr\u00e9e (BCT).\u00a0La martensite se forme dans les aciers lorsque la vitesse de refroidissement de l’aust\u00e9nite est si \u00e9lev\u00e9e que les atomes de carbone n’ont pas le temps de diffuser hors de la structure cristalline en quantit\u00e9 suffisante pour former de la c\u00e9mentite (Fe3C).<\/div><\/div><\/span><\/p>\n

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\"Martensite\"<\/a>La martensite<\/span><\/strong>\u00a0est une structure m\u00e9tastable tr\u00e8s dure avec une structure cristalline t\u00e9tragonale centr\u00e9e sur le corps (BCT).\u00a0La martensite se forme dans les aciers lorsque la vitesse de refroidissement de l’aust\u00e9nite est si \u00e9lev\u00e9e que les atomes de carbone n’ont pas le temps de se diffuser hors de la structure cristalline en quantit\u00e9 suffisante pour former de la c\u00e9mentite (Fe<\/span>3<\/span><\/sub>C).\u00a0C’est donc un produit de\u00a0<\/span>transformation sans diffusion<\/span><\/strong>.\u00a0Toute diffusion, quelle qu’elle soit, entra\u00eene la formation de phases de ferrite et de c\u00e9mentite.\u00a0Il porte le nom du m\u00e9tallurgiste allemand\u00a0<\/span>Adolf Martens<\/span><\/strong>\u00a0(1850-1914).<\/span><\/p>\n

Contrairement \u00e0 la d\u00e9composition isotherme des constituants de la phase par diffusion, la martensite n’est pas une phase associ\u00e9e \u00e0 l’\u00e9quilibre thermique.\u00a0Ainsi, il n’appara\u00eet pas sur le diagramme de phase d’\u00e9quilibre fer-carbone.\u00a0Elle peut \u00eatre consid\u00e9r\u00e9e comme un produit de transformation concurrent de la perlite et de la bainite.<\/span><\/p>\n

La microstructure de la martensite dans les aciers a diff\u00e9rentes morphologies et peut appara\u00eetre sous forme de martensite \u00e0 lattes ou de martensite \u00e0 plaques.\u00a0Pour l’acier \u00e0 0\u20130,6% de carbone, la martensite a l’apparence d’une latte et est appel\u00e9e\u00a0<\/span>martensite<\/span><\/strong> \u00e0 lattes.\u00a0Pour l’acier \u00e0 plus de 1% de carbone, il formera une structure en forme de plaque appel\u00e9e\u00a0<\/span>martensite en plaque<\/span><\/strong>.\u00a0La martensite en plaques, comme son nom l’indique, se pr\u00e9sente sous la forme de cristaux lenticulaires (en forme de lentille) avec un motif en zigzag de plaques plus petites.\u00a0Entre ces deux pourcentages, l’apparence physique des grains est un m\u00e9lange des deux.\u00a0La r\u00e9sistance de la martensite est r\u00e9duite \u00e0 mesure que la quantit\u00e9 d’aust\u00e9nite retenue augmente.<\/span><\/p>\n

Transformation martensitique<\/span><\/h2>\n

Le durcissement par transformation, \u00e9galement connu sous le nom de durcissement par transformation martensitique, est l’une des m\u00e9thodes de durcissement les plus courantes, qui est principalement utilis\u00e9e pour les aciers (c’est-\u00e0-dire les aciers au carbone ainsi que les aciers inoxydables).\u00a0La transformation martensitique n’est cependant pas propre aux alliages fer-carbone.\u00a0On le retrouve dans d’autres syst\u00e8mes et se caract\u00e9rise, en partie, par la transformation sans diffusion.<\/span><\/p>\n

Les aciers martensitiques<\/span><\/strong>\u00a0utilisent principalement des niveaux plus \u00e9lev\u00e9s de C et de Mn ainsi qu’un traitement thermique pour augmenter la r\u00e9sistance.\u00a0Le produit fini aura une microstructure duplex de ferrite avec diff\u00e9rents niveaux de martensite d\u00e9g\u00e9n\u00e9r\u00e9e.\u00a0Cela permet de varier les niveaux de force.\u00a0En m\u00e9tallurgie, la trempe est le plus souvent utilis\u00e9e pour durcir l’acier en introduisant de la martensite.\u00a0Il existe un \u00e9quilibre entre la duret\u00e9 et la t\u00e9nacit\u00e9 dans n’importe quel acier;\u00a0plus l’acier est dur, moins il est dur ou r\u00e9sistant aux chocs, et plus il est r\u00e9sistant aux chocs, moins il est dur.<\/span><\/p>\n

La martensite est produite \u00e0 partir d’aust\u00e9nite \u00e0 la suite de la trempe ou d’une autre forme de refroidissement rapide.\u00a0L’aust\u00e9nite dans les alliages fer-carbone n’est g\u00e9n\u00e9ralement pr\u00e9sente qu’au-dessus de la temp\u00e9rature eutecto\u00efde critique (723 \u00b0C) et en dessous de 1500 \u00b0C, selon la teneur en carbone. En cas de taux de refroidissement normaux, \u00e0 mesure que l’aust\u00e9nite refroidit, le carbone se diffuse hors de l’aust\u00e9nite et forme du carbure de fer riche en carbone (c\u00e9mentite) et laisse derri\u00e8re lui une ferrite pauvre en carbone.\u00a0Selon la composition de l’alliage, une couche de ferrite et de c\u00e9mentite, appel\u00e9e perlite, peut se former.\u00a0Mais en cas de refroidissement rapide, le carbone n’a pas assez de temps pour se diffuser et se transforme en une forme t\u00e9tragonale centr\u00e9e sur le corps tr\u00e8s sollicit\u00e9e appel\u00e9e martensite qui est sursatur\u00e9e en carbone.\u00a0Tous les atomes de carbone restent sous forme d’impuret\u00e9s interstitielles dans la martensite.<\/span><\/p>\n

Martensite tremp\u00e9e<\/span><\/h2>\n

La capacit\u00e9 relative d’un alliage ferreux \u00e0 former de la martensite est appel\u00e9e trempabilit\u00e9.\u00a0La trempabilit\u00e9 est couramment mesur\u00e9e comme la distance sous une surface tremp\u00e9e \u00e0 laquelle le m\u00e9tal pr\u00e9sente une duret\u00e9 sp\u00e9cifique de 50 HRC, par exemple, ou un pourcentage sp\u00e9cifique de martensite dans la microstructure.\u00a0La duret\u00e9 la plus \u00e9lev\u00e9e d’un acier perlitique est de 43 HRC alors que la martensite peut atteindre 72 HRC.\u00a0<\/span>Martensite fra\u00eeche <\/span><\/strong>est tr\u00e8s fragile si la teneur en carbone est sup\u00e9rieure \u00e0 environ 0,2 \u00e0 0,3 %.\u00a0Il est si fragile qu’il ne peut pas \u00eatre utilis\u00e9 pour la plupart des applications.\u00a0Cette fragilit\u00e9 peut \u00eatre supprim\u00e9e (avec une certaine perte de duret\u00e9) si l’acier tremp\u00e9 est l\u00e9g\u00e8rement chauff\u00e9 dans un processus connu sous le nom de revenu.\u00a0La trempe est r\u00e9alis\u00e9e en chauffant un acier martensitique \u00e0 une temp\u00e9rature inf\u00e9rieure \u00e0 l’eutecto\u00efde pendant une p\u00e9riode de temps sp\u00e9cifi\u00e9e (par exemple entre 250 \u00b0C et 650 \u00b0C).<\/span><\/p>\n

Ce traitement thermique de revenu permet, par des proc\u00e9d\u00e9s diffusionnels, la formation de martensite revenue, selon la r\u00e9action:<\/span><\/p>\n

martensite (BCT, monophas\u00e9) \u2192 martensite revenu (ferrite + phases Fe<\/span>3<\/span><\/sub>C)<\/span><\/p>\n

o\u00f9 la martensite monophasique BCT, sursatur\u00e9e en carbone, se transforme en\u00a0<\/span>martensite tremp\u00e9e<\/span><\/strong>, compos\u00e9e des phases stables de ferrite et de c\u00e9mentite.\u00a0Sa microstructure est similaire \u00e0 la microstructure de la sph\u00e9ro\u00efdite, mais dans ce cas, la martensite tremp\u00e9e contient des particules de c\u00e9mentite extr\u00eamement petites et uniform\u00e9ment dispers\u00e9es int\u00e9gr\u00e9es dans une matrice de ferrite continue.\u00a0La martensite tremp\u00e9e peut \u00eatre presque aussi dure et r\u00e9sistante que la martensite, mais avec une ductilit\u00e9 et une t\u00e9nacit\u00e9 sensiblement am\u00e9lior\u00e9es.<\/span><\/p>\n

Acier inoxydable martensitique<\/span><\/h2>\n

\"AcierLes aciers inoxydables martensitiques<\/span><\/a><\/strong>\u00a0sont similaires aux aciers ferritiques en ce qu’ils sont \u00e0 base de chrome mais ont<\/span>\u00a0des niveaux de carbone plus \u00e9lev\u00e9s<\/span><\/strong>\u00a0pouvant atteindre 1 %.\u00a0Ils sont parfois class\u00e9s en aciers inoxydables martensitiques \u00e0 faible teneur en carbone et \u00e0 haute teneur en carbone.\u00a0Ils contiennent 12 \u00e0 14 % de chrome, 0,2 \u00e0 1 % de molybd\u00e8ne et aucune quantit\u00e9 significative de nickel.\u00a0Des quantit\u00e9s plus \u00e9lev\u00e9es de carbone leur permettent d’\u00eatre tremp\u00e9s et revenus tout comme les aciers au carbone et faiblement alli\u00e9s.\u00a0Ils ont<\/span> une r\u00e9sistance mod\u00e9r\u00e9e \u00e0 la corrosion<\/span><\/strong>, mais sont consid\u00e9r\u00e9s comme<\/span> durs, solides, l\u00e9g\u00e8rement cassants<\/span><\/strong>.\u00a0Ils sont<\/span> magn\u00e9tiques\u00a0<\/span><\/strong>et ils peuvent \u00eatre test\u00e9s de mani\u00e8re non destructive en utilisant la m\u00e9thode d’inspection par particules magn\u00e9tiques, contrairement \u00e0 l’acier inoxydable aust\u00e9nitique.\u00a0Un acier inoxydable martensitique courant est l’AISI 440C, qui contient 16 \u00e0 18 % de chrome et 0,95 \u00e0 1,2 % de carbone.\u00a0L’acier inoxydable de grade 440C est utilis\u00e9 dans les applications suivantes : blocs \u00e9talons, coutellerie, roulements \u00e0 billes et chemins de roulement, moules et matrices, couteaux.<\/span><\/p>\n

Comme cela a \u00e9t\u00e9 \u00e9crit, les aciers inoxydables martensitiques peuvent \u00eatre tremp\u00e9s et revenus par de multiples voies de\u00a0<\/span>vieillissement\/traitement thermique<\/span><\/strong>: Les m\u00e9canismes m\u00e9tallurgiques responsables des transformations martensitiques qui ont lieu dans ces alliages inoxydables lors de l’aust\u00e9nitisation et de la trempe sont essentiellement les m\u00eames que ceux qui sont utilis\u00e9s pour durcit les aciers au carbone et alli\u00e9s \u00e0 faible teneur en alliage.\u00a0Le traitement thermique comprend g\u00e9n\u00e9ralement trois \u00e9tapes:<\/span><\/p>\n