Traitements thermiques, Alliages

Faire apparaître les joints de grain dans les aciers traités

N°414 - Janvier/février 2012

Les propriétés mécaniques des aciers alliés traités thermiquement sont fortement dépendantes de la taille des grains de la phase austénitique mère avant trempe. Mais faire apparaître les joints de grain initiaux de cette phase peut se révéler ardu en fonction de l’alliage et de sa microstructure.

Figure 1 : Microstructure d’un acier 9310 après le test McQuaid-Ehn utilisant une solution alcaline de picrate de sodium (90 °C – 45 sec.) pour noircir la cémentite précipitée dans les joints de grain de la matrice austénitique mère (grossissement : la barre fait 100 µm de long).

Figure 2 : Ferrite proeutectoïde précipitée dans les joints de grains de l’austénite mère dans un acier Fe – 0,38 %C – 0,26 %Si – 0,79 % Mn brut de coulée (attaque 2 % Nital).

Figure 3 : Cémentite proeutectoïde précipitée dans les joins de grains de l’austénite mère lors du refroidissement après laminage à chaud dans un acier à outil à 1,31 %C trempable à l’eau. La cémentite est noircie par une solution alcaline de picrate de sodium ( 90 °C - 60 sec.), 500 X.

Figure 4 : Fissures intergranulaires de corrosion sous tension dans un acier allié 4340 révélées par attaque avec une solution aqueuse saturée d’acide picrique additionnée d’HCL et de Nacconol 90G comme agent mouillant (80 °C – 60 sec.). Grossissement : les barres font 20 µm de long.

Figure 5 : A : attaque avec 2 % nital révèle les aiguilles de martensite. B : attaque avec solution aqueuse saturée d’acide picrique additionnée d’HCL et un agent mouillant à 20 °C révèle faiblement les joints de grain de l’austénite mère dans un acier SAE 723, Grade 3, Class 3 pour réservoir sous pression (Fe – 0,33 %C – 0,25 %Mn – 0,13 %Si – 3,55 %Ni – 1,66 %Cr – 0,48 %Mo – 0,12 %V).

Figure 6 : Les joints de grain de la matrice austénitique mère n’apparaissent pas dans l’acier martensitique A-350 (LF3)
(Fe – 0,07 %C – 0,74 %Mn – 3,66 %Ni – 0,2 %Cr – 0,07 %Mo) revenu à 732 °C lors d’une attaque au nital (a), mais apparaissent avec une attaque par une solution aqueuse saturée d’acide picrique additionnée d’HCL et d’un agent mouillant à 90 °C - deux minutes (b, attaqué).

Figure 7 : Les joins de grain de la matrice austénitique mère apparaissent dans une variante de l’acier allié 4330V avec seulement 0,005 de phosphore (Fe – 0,29 %C – 0,39 %Mn – 3,54 %Ni – 1,69 %Cr – 0,54 %Mo – 0,11 %V), revenu à 600 °C attaqué par une solution aqueuse saturée d’acide picrique additionnée d’HCL et d’un agent mouillant à 90 °C – une minute.

Figure 8 : Les joints de grain de la matrice austénitique mère apparaissent dans un acier allié 8620 en utilisant une solution aqueuse saturée d’acide picrique additionnée d’HCL et d’un agent mouillant à 80-90°C – une minute. échantillon brut de trempe (a), après revenu à 204 °C (b).

Figure 9 : Les joints de grain de la matrice austénitique mère apparaissent dans un acier allié 4140 totalement martensitique en utilisant une solution aqueuse saturée d’acide picrique additionnée d’HCL et d’un agent mouillant à 80-90 °C. échantillon brut de trempe (a), après revenu à 204 °C (b), après revenu à 425 °C (c), après revenu à 649 °C (d).

Figure 10 : Les joints de grain de la matrice austénitique mère d’un acier allié 4340 transformé isothermiquement en bainite inférieure, révélés par attaque par une solution aqueuse saturée d’acide picrique additionnée d’HCL et d’un agent mouillant. Après revenu à 150 °C (a) et 260 °C (b). Ces échantillons ont été repolis après attaque.