(conformément à la directive BDG P 350, en prenant la fonte comme exemple)
L’interprétation des courbes de refroidissement générées permet d’évaluer et de surveiller l’état du métal en fusion à l’aide d’apromaceTA.
Interprétation des courbes de mesure pendant le refroidissement
L’évolution de la température dans un bain de fusion pendant le refroidissement est déterminée par les transformations de phase dans le diagramme de phases du système de matériaux concerné, principalement de l’état liquide à l’état solide, ainsi qu’au sein d’une même phase, par exemple entre différentes structures cristallines. Si un processus de transformation se produit à des températures inférieures à la température indiquée dans le diagramme de phases, le bain de fusion est dit surfondu.
La prise en compte de la vitesse de refroidissement et de son évolution due aux transformations du bain de fusion nécessite l’analyse mathématique des courbes afin d’évaluer les données de température enregistrées et d’identifier les points caractéristiques des courbes. Ainsi, les points de rupture de la dérivée première sont marqués par une pente infinitésimale (= 0) et les points d’inflexion par un maximum/minimum de la pente.
Interprétation des courbes de refroidissement à l’aide de l’exemple des fontes en phase liquide
Dans le domaine de la solidification eutectique, on distingue deux principaux types de courbes de refroidissement : une courbe avec une surfusion prononcé (voir figure) et une courbe avec un sous-refroidissement léger (voir figure), la formation de la microstructure étant déterminée par la position de la courbe de refroidissement par rapport à l’intervalle de solidification.
En détail, l’absence de surfusion et le positionnement de la température eutectique à la limite de l’intervalle de solidification TEutW ou en dessous indiquent une solidification du carbure (Fe3C) associée à une cristallisation retardée ou inexistante du graphite. D’après les valeurs grises dominantes dans la section transversale d’une pièce moulée renforcée au carbure, ce type de solidification est qualifié de blanc. Si la courbe de refroidissement est caractérisée uniquement par une surfusion au-dessus de la transformation eutectique métastable, le graphite libre cristallise dans la microstructure. Si la surfusion TEut RK est minimale, la masse fondue a très probablement été inoculée pour améliorer/optimiser la nucléation. Pour un bain hypoeutectique, les points caractéristiques de la courbe de refroidissement peuvent être interprétés comme suit :
Pour un bain hypoeutectique, les points caractéristiques de la courbe de refroidissement peuvent être interprétés comme suit :
Dans le bain dont la teneur en carbone est inférieure à la composition eutectique de 4,3 % en poids (Fig. Y (1)), l’austénite primaire cristallise dès l’atteinte de la température du liquidus, et la chaleur de cristallisation libérée ralentit le refroidissement (Fig. Y (2)). Entre la température du liquidus et la température eutectique (Fig. Y (3)), l’austénite (fer γ) continue de cristalliser pendant le refroidissement. La composition du bain évolue par épuisement de la teneur en fer selon la ligne du liquidus jusqu’à ce que la composition eutectique et la température correspondante soient atteintes (Fig. Y (4)). La solidification simultanée de l’austénite et du graphite (modification au carbone, solidification grise) ou de la cémentite (Fe3C, solidification blanche) crée un équilibre entre la chaleur dissipée par refroidissement et la chaleur libérée par solidification, représenté par un point de rupture sur la courbe de refroidissement.
La surfusion définit la différence entre la température eutectique, supposée commodément égale à 1 150 °C, et la température eutectique inférieure TEut min (Fig. 4 (a)). L’augmentation de température de la température eutectique inférieure à la température eutectique supérieure TEut max, qui se produit lors de la solidification grise, est causée par la chaleur de cristallisation du graphite et est appelée recalescence.