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Découpe d’un tuyau en acier

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Teneur en carbone

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Austénite : transformation

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Acier trempé : dureté et teneur en carbone

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Constituants des aciers

Rappelons que le fer existe sous deux variétés allotropiques différentes, c'est-à-dire avec deux formes cristallines.

Aux basses températures et jusqu'à 910 0C, ses atomes sont disposés suivant un réseau cubique centré, c'est-à-dire qu'ils occupent les sommets et le centre d'un cube : on l'appelle alors fer α. Aux températures supérieures à 910 0C et jusqu'à 1 392 0C, le réseau cristallin est du type cubique à faces centrées, c'est-à-dire que les atomes sont disposés aux sommets du cube et au centre de ses faces. On l'appelle fer γ. Au-dessus de 1 392 0C et jusqu'au point de fusion, à 1 535 0C, le fer retrouve la structure cubique centrée du fer α : on l'appelle alors fer δ pour distinguer son domaine de stabilité. Lors d'un chauffage, la transformation du fer α en fer γ se fait avec diminution de volume et absorption de chaleur. La transformation inverse se fait avec dilatation.

Cette existence des deux variétés allotropiques du fer joue un grand rôle pour les propriétés de l'acier. Le fait essentiel réside dans la différence de solubilité du carbone dans chacune de ces formes. Alors que cette solubilité du carbone est nulle ou extrêmement faible dans le fer α, elle est notable dans le fer γ, voisine de 2 p. 100 à 1 145 0C. Cette solution de carbone dans le fer γ est appelée austénite, tandis que la solution (très diluée : 0,0218 p. 100 à 727 0C) dans le fer α est appelée ferrite. En raison de cette faible solubilité, le carbone forme avec le fer un troisième constituant, le carbure de fer Fe3C, ou cémentite.

Ainsi, un acier, alliage de fer et de carbone, est constitué, à la température ordinaire, d'un mélange de ferrite et de cémentite. Mais, à température plus élevée, alors que le fer α s'est transformé en fer γ, il comporte un seul constituant, l'austénite. Le chauffage destiné à provoquer cette transformation de l'acier est appelé austénitisation.

La présence de carbone entraîne d'ailleurs des modifications de la température à laquelle se fait la transformation. Ces modifications sont exprimées dans l [...]

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Écrit par :

  • : docteur ès sciences, ancien directeur de recherche à la Compagnie des ateliers et forges de la Loire
  • : ingénieur en chef à l'Institut de recherches de la sidérurgie française, adjoint au directeur de l'Institut de recherches de la sidérurgie française
  • : directrice générale de l'Office technique pour l'utilisation de l'acier (O.T.U.A.)
  • : ingénieur call centre à l'Office technique pour l'utilisation de l'acier (O.T.U.A.)

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Voir aussi

ALLOTROPIE    AUSTÉNITE    CÉMENTITE    FERRITE    SCIENCE DES MATÉRIAUX    TEMPÉRATURE

Pour citer l’article

Louis COLOMBIER, Guy HENRY, Joëlle PONTET, Gérard FESSIER, « ACIER - Technologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 mai 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/acier-technologie/