I Fissures par traitement thermique
Caractéristiques:
Morphologie : les fissures de traitement thermique se produisent souvent dans la zone de transformation martensitique, de sorte que leurs fissures peuvent se fissurer le long du cristal ou à travers le cristal. Les fissures peuvent être radiales, en ligne séparée ou en filet.
Localisation : Les fissures ont généralement tendance à se former aux angles vifs de la pièce, lors de changements brusques de section transversale.
Section : La section d'une fissure de trempe n'est généralement pas oxydée et peut être blanche, blanc terne ou rouge clair (rouille d'eau causée par la trempe).
Causes:
La fissuration se produit lorsque les contraintes importantes générées pendant la trempe sont supérieures à la résistance propre du matériau et dépassent la limite de déformation plastique.
Cela peut être lié à des facteurs tels qu'une température de chauffage de trempe trop élevée et un refroidissement trop rapide.
Raisons des fissures dues au traitement thermique
a. Qualité métallurgique du matériau :
Les problèmes métallurgiques tels que le retrait et les défauts de laminage sévères peuvent provoquer des inhomogénéités du matériau qui augmentent le risque de fissures de trempe.
Les défauts métallurgiques tels que la ségrégation macroscopique, la ségrégation en solution solide, l'hydrogène en solution solide, les défauts de forgeage et de laminage, le piégeage des scories, l'organisation des bandes ferrite-perlitique et l'organisation des bandes carbure peuvent agir seuls ou en conjonction avec des contraintes internes macroscopiques ou microscopiques pour provoquer des fissures de trempe.
b. Teneur en carbone du matériau et éléments d’alliage :
Une augmentation de la teneur en carbone réduira la résistance à la fracture de la martensite, augmentant ainsi la tendance aux fissures de trempe.
Les éléments d'alliage tels que Mn, Cr, V, Mo, etc. augmenteront également la tendance à la trempe des fissures avec l'augmentation de leur teneur.
Cependant, l'élément B peut améliorer efficacement la trempabilité, tandis que la quantité appropriée d'éléments de terres rares peut réduire le frottement requis pour le mouvement de dislocation, réduisant ainsi la tendance à la fracture fragile.
c. Conditions du processus de trempe :
Un contrôle incorrect de la méthode de chauffage de trempe et de la vitesse de chauffage, un chauffage inégal et une température de trempe trop élevée peuvent entraîner des fissures de trempe.
La méthode de refroidissement par trempe n'est pas appropriée, la vitesse de refroidissement est trop rapide, le refroidissement inégal ainsi qu'une sélection incorrecte du fluide de refroidissement sont également des causes courantes.
Une trempe avant que la pièce ne soit pas préparée pour le traitement thermique ou un traitement inapproprié, ainsi qu'un revenu intempestif peuvent également entraîner des fissures de trempe.
d. Taille et forme de la pièce :
Les angles vifs de la pièce et les mutations de la section transversale sont sujets à la formation de fissures de trempe, car ces endroits sont sujets à la concentration de contraintes.
Les grandes pièces d'arbre sont sujettes aux fissures dues aux contraintes thermiques si elles ne sont pas trempées lors de la trempe.
e. Défauts internes :
Les défauts existants au sein du matériau, tels que bulles de vapeur, inclusions, capillaires, taches blanches, etc., peuvent devenir source de fissures sous l'action des contraintes du traitement thermique et s'élargir progressivement.
f. Fragilité intrinsèque de la martensite :
La fragilité intrinsèque de la martensite est la cause interne des fissures de trempe, et sa structure cristalline, sa composition chimique, ses défauts métallurgiques, etc. auront un effet sur elle.
Les fissures de trempe sont le résultat d'une combinaison de facteurs et doivent être prises en compte et optimisées dans un certain nombre d'aspects, tels que le choix des matériaux, le contrôle du processus, la conception de la pièce, etc., afin de réduire le risque de fissures de trempe.
Caractéristiques:
Morphologie : les fissures de forgeage se forment à haute température, les fissures sont relativement épaisses et se présentent généralement sous forme de bandes multiples, sans pointe fine, sans direction fine. Parfois, le pourtour de la fissure n'est pas entièrement décarburé mais semi-décarburé.
Position : souvent produite dans l'organisation grossière, la concentration de contraintes ou les éléments d'alliage à la ségrégation.
Section : la section de la fissure peut être brun foncé, ou même avoir l'apparence d'une peau d'oxygène, c'est parce que la fissure dans la déformation de forgeage se dilate et entre en contact avec l'air.
Causes:
Défauts de matières premières :
Retrait résiduel : des pores ou des trous incomplètement fermés dans la matière première peuvent entraîner une réduction de la résistance du matériau pendant le processus de forgeage, ce qui facilite la production de fissures.
Inclusions dans l'acier :
Les inclusions non métalliques, la ségrégation de carbures, les inclusions métalliques hétérogènes dans la matière première peuvent affaiblir la continuité du matériau et favoriser la formation de fissures.
Processus de forgeage incorrect :
chauffage inapproprié :
la température de chauffage est trop élevée ou trop basse, ce qui peut entraîner une répartition inégale des contraintes au sein du matériau, ce qui à son tour produit des fissures lors du forgeage.
déformation inappropriée :
Le taux de déformation est trop élevé, la plasticité de l'acier n'est pas suffisante pour résister à la forme de la pression, ce qui peut facilement provoquer une rupture. Cette fissure se produit souvent au début de la phase de forgeage et se dilate rapidement.
refroidissement incorrect après le forgeage :
la vitesse de refroidissement est trop rapide ou trop lente, ce qui peut entraîner une concentration de contraintes internes dans le matériau, déclenchant des fissures.
traitement thermique non opportun :
après le forgeage, le traitement thermique n'est pas opportun et approprié, ce qui peut entraîner une libération inefficace des contraintes internes du matériau, augmentant ainsi le risque de fissuration.
g. contrôle de température inapproprié :
Lors du processus de chauffage et de refroidissement, si la température n'est pas correctement contrôlée, cela peut entraîner une contrainte interne excessive dans le matériau, déclenchant ainsi des fissures. Par exemple, lors du processus de trempe, si le refroidissement est trop rapide, des fissures de trempe peuvent se produire.
h. Concentration des contraintes matérielles :
S'il existe des zones de concentration de contraintes dans la pièce forgée, telles que des angles vifs et des mutations de section transversale, lorsque la contrainte dépasse la capacité du matériau, cela peut entraîner des fissures.
