Migration du carbone et fibrage de l'acier

Quoi prendre, traitements, retours d'expériences, lâchez-vous ...
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isilnor
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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#21 Message par isilnor » 30 janv. 2017, 23:35

pour le wootz c'est expliqué dans "la microstructure des aciers et des fontes" (entre autres, mais c'est le seul document que je connaisse en français sur le sujet); en résumé c'est une structure de précipitation qui se forme à la solidification qui amorce le processus, puis le travail modifie tout ça de manière assez complexe. ceci étant on peut tout à fait assimiler cette structure à un fibrage; ou mieux, je ne vois pas d'arguments pour dire que ce n'en est pas
Guillaume a écrit : le taux de carbone serait donc identique dans toutes les couches certainement.
tout à fait, le temps nécessaire à un carburigène fort pour attirer à lui le carbone en solution est très grand et on ne voit habituellement ce phénomène. à la limite on pourrait croire que la formation de la perlite ou de la bainite en donne un exemple puisque on voit apparaitre des carbures (de la cémentite si il n'y a pas de carburigènes libres plus forts que le fer en quantité suffisante) à coté de la ferrite mais en réalité la ségrégation se produit surtout parce que la ferrite ne peut pas accepter beaucoup de carbone et rejette le surplus. le phénomène est aussi lent parce que le carburigène doit "lutter contre la volonté du carbone de se disperser"
Guillaume a écrit :A température de soudure, tout le carbone est en solution, la migration du carbone agit donc vite. Cependant, dès que nous atteignons les températures de forgeage, le tungstène repompe le carbone et appauvris la matrice en carbone.
pas forcément, si la température reste à tout moment suffisante pour éviter une transition de phase tout va rester en solution, avec le tungstène en subsitution dans le maillage de fer et le carbone en insertion, donc pratiquement aucune interaction entre eux. mais si la température a chuté suffisamment pour précipiter des carbures à un moment donné alors ils vont avoir tendance à grossir, mais aussi à se dissoudre quand la température remonte assez; ces carbures sont très résistants à la dissolution avec du tungstène mais selon la température de travail c'est quand même possible qu'ils se dissolvent à nouveau. bon c'est assez théorique-flou alors prenons un exemple concret: à la première chauffe de soudure tout va se dissoudre, et le rester pendant les replis. le carbone sera alors bien homogène partout. à ce moment là admettons que la barre est laissée sur le bord de la forge le temps de boire un café, elle va donc refroidir et former de la perlite et peut-être bien aussi de la bainite supérieure, donc des carbures. si la chauffe suivante est assez chaude pour dissoudre à nouveau les carbures on retourne au même état que quand on soudait.

AchimW
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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#22 Message par AchimW » 01 févr. 2017, 10:41

isilnor a écrit :Image
en noir la forme de la lame avec le sens du fibrage, en rouge l'orientation de la résistance maximale.
Hm, j'ai un problème. La quasi-totalité des aciers qui passent chez moi sont fait avec la méthode des tôles laminés-croisées. Ça veut dire que le bloc initiale est tourné 45° ou 90° après chaque passage au laminoir. Ce laminage se fait dans une seule chauffe pendant laquelle l'acier passe une bonne douzaine de fois au laminoir en le tournant en permanence. Pendant ce travail, l'acier est laminé d'environ 90mm d'épaisseur à 2 - 9 mm d'épaisseur selon le résultat finale désiré. Tu peux me faire un dessin similaire qui explique les orientations des "fibres" et de la résistence maximale sur ce genre d'acier, s.t.p.? Sans parler de la diffusion/disparition de ces "fibres" dans toute sorte d'acier pendant les différents traitements thermiques à température élevée, bien entendu.

Au deuxième regard de ton dessin, je me pose des questions, aussi, sur les résistances pour des couteaux de lame santoku........ :D

Et avant que j'oublie:

Image

c'est quand même bizarre que personne ne paye pas attention au mot "austenite" dans ce genre de graphique. Et personne se pose des questions sur ce qui se passe dans un perlite bien chaud?

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isilnor
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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#23 Message par isilnor » 01 févr. 2017, 12:57

AchimW a écrit :Tu peux me faire un dessin similaire qui explique les orientations des "fibres" et de la résistence maximale sur ce genre d'acier, s.t.p.?
je peux pas évidemment ;-) mais j'en avais parlé un peu avant, c'est vrai que c'est pas clair dans mon post mais ce dessin ne concerne que le cas ou l'acier est laminé droit et pas croisé, sur du laminé croisé la résistance est la même dans tous les sens. et c'est vrai que presque tous les aciers qu'on trouve sont laminés croisé
Sans parler de la diffusion/disparition de ces "fibres" dans toute sorte d'acier pendant les différents traitements thermiques à température élevée, bien entendu.
j'en avais touché un mot aussi ;-)
AchimW a écrit :Et personne se pose des questions sur ce qui se passe dans un perlite bien chaud?
si ça m'intéresse, mais j'ai encore beaucoup de choses à apprendre... si je fais une hypothèse: je dirais qu'une partie du carbone est bloquée dans la cémentite et que cette partie ne va pas tellement bouger, mais le reste étant toujours en solution avec une température conséquente il doit pouvoir toujours migrer, surement pas à la même vitesse que dans l'austénite mais je ne saurais pas dire si ce serait plus lent ou plus rapide...

Guillaume a écrit :
Par contre, la présence des éléments d'inclusion dans les aciers corroyés soudés, au niveau des plans de soudure ont une influence certaine dans la résistance aux chocs, surtout transversalement au plan de soudage. Achim citait un test réalisé entre deux barreaux de nuance identique, l'un homogène, l'autre feuilleté. De mémoire, il avait observé un facteur 10 dans les valeurs de rupture!!

c'est même un peu plus qu'un test; c'est une thèse pour laquelle il a fourni le matériau pour les mesures. de mémoire du 1.2842 homogène, du 1.2842 feuilleté, du damas soudé au borax et du damas soudé sous vide. les feuilletés n'ont pas vraiment de mesures de ruptures valides parce qu'ils ont du surcharger le marteau du mouton charpy pour arriver à casser les éprouvettes, donc c'est des mesures extrapolées... apparemment le damas soudé sous vide est nettement moins résistant à la rupture que les damas soudés au borax, bien que plus résistant que l'acier homogène.
au passage puisque tu es là, tu saurais nous confirmer qu'on a pas donné des chiffres faux? ou mieux encore nous donner un lien vers le papier en question? (je ne le retrouve pas...)

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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#24 Message par AchimW » 01 févr. 2017, 18:42

isilnor a écrit :
Guillaume a écrit :
Par contre, la présence des éléments d'inclusion dans les aciers corroyés soudés, au niveau des plans de soudure ont une influence certaine dans la résistance aux chocs, surtout transversalement au plan de soudage. Achim citait un test réalisé entre deux barreaux de nuance identique, l'un homogène, l'autre feuilleté. De mémoire, il avait observé un facteur 10 dans les valeurs de rupture!!

c'est même un peu plus qu'un test; c'est une thèse pour laquelle il a fourni le matériau pour les mesures. de mémoire du 1.2842 homogène, du 1.2842 feuilleté, du damas soudé au borax et du damas soudé sous vide. les feuilletés n'ont pas vraiment de mesures de ruptures valides parce qu'ils ont du surcharger le marteau du mouton charpy pour arriver à casser les éprouvettes, donc c'est des mesures extrapolées... apparemment le damas soudé sous vide est nettement moins résistant à la rupture que les damas soudés au borax, bien que plus résistant que l'acier homogène.
au passage puisque tu es là, tu saurais nous confirmer qu'on a pas donné des chiffres faux? ou mieux encore nous donner un lien vers le papier en question? (je ne le retrouve pas...)
Ah oui, mais avec plaîsir. C'est la thèse de diplôme de Vera Kottmann passé à l'université technique d'Aix la Chappelle, RWTH Aachen, en métallurgie. Le sujèt était la résilience des aciers damas. Avant de commencer ses études de métallurgie, Vera, qui est forgeron d'art diplomé, aussi, a passé ses 3 ans d'apprentissage de forgeron et un an et demi de travail en tant qu'ouvrier forgeron dans notre forge. Elle a fait ses études à Aachen, a l'université de Saint Étienne et à l'université de Paris. J'ai produit environ 15 kilos de damas de toute sorte pour cette thèse qu'elle a transformé en éprouvettes standard (55 x 10 x 10 mm si je me rappelle bien) pour les casser dans une machine teste de résilience (essai de choc entaillé) et étudier les résultats. La machine c'est environ ça:

https://www.iam.kit.edu/wbm/img/03_25J- ... 0x1815.JPG

Il y a eu un grand nombre de matériaux et damas testé: 90MCV8/75Ni8, 90MCV8 multicouche, ultrafort mono, ultrafort en damas avec 90MCV8, 90MCV8/110WCV5/75Ni8 et qq autres. Le tout en trempé et non trempé. C'est assez logique que les aciers trempés résistent plus mais ont tendance de casser plus net. Mais le résultat le plus étonnant c'était que les multicouches avec imperfections, avec inclusions dans les soudures, étaient largement plus résilient que les aciers mono ou soudé "trop propre". Et la différence était toujours dans les 1000 à 1500 % de plus de résistance, jusqu'au point ou les éprouvettes ne cassaient plus, même avec le marteau mis à force maximum.

Regardé de plus près, c'est
1. assez logique et
2. de zéro importance pour la coutellerie, sauf si on veut se battre avec des épées.

Pour 1: ce qui se passe avec des corroyés imparfaits c'est qu'une fissure se développe dans la couce extérieure. Elle arrive a l'autre côté de cette couche et les forces font délaminer la couche. Ensuite il faut qu'une nouvelle fissure se développe dans la deuxième couche qui passe, délamine la troisième et cetara. La délamination et le développement d'une nouvelle fissure bouffe tellement d'énergie que le marteau est freiné assez rapidement. Sur un acier mono, il y a une seule fissure qui se développe et va traverser le matériau entier. Sur les damas avec des soudures parfaites, c'est un effet entre les deux, mais plutôt vers l'acier mono parce qu'il y a un effet de rupture souvent diagonale sur les couches en acier nickel plus tenaces ce qui allonge la fissure et freine un peu plus.

Pour 2: cet effet ne possède aucune importance sauf si on a un couteau avec une entaille qui traverse la lame et on veut marteler sur le côté opposite de cette entaille avec un marteau pointu. C'est quand même assez rare. Sauf pour les vrais combats d'épée ou une épée va entailler une autre et dans un deuxième coup c'est possible qu'on frappe de côté opposite. Donc si on veut se battre à vie et à mort aux épées, vaut mieux avoir un schlass en corroyé.

Concernant la thèse, ce n'est pas trouvable sur internet. En allemagne, les thèses sont propriété de l'université et des thèses vraiment intéressantes sont normalement pas publié.

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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#25 Message par AchimW » 02 févr. 2017, 15:50

Concernant la migration du carbone, ce n'est pas seulement la température qui est important, mais aussi la forme du réseau cristallin. C'est a cause de ça que j'ai fait la remarque sur le mot austénite. Dans un acier au carbone non allié, la migration du carbone dans une structure cubique centré (= perlitique) à 740° C est aussi rapide que dans une structure cubique face centré (= austénitique) à 1030° C. Donc attention aux recuits longues qui vont aussi égaliser le taux de carbone.

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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#26 Message par ka » 02 févr. 2017, 19:04

Un recuit long :?:
C'est combien de temps :?:

Et pour un recuit court, quelle est la méthode exacte :?:

Avec du 90MCV8 il faut quand même prendre son temps pour le recuit sinon il reste dur sous la dent … :?
"quand on est pas fort, faut être fin ! "

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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#27 Message par Guillaume » 02 févr. 2017, 21:26

La réponse a été donnée, les vitesses sont équivalentes dans les aciers simples entre la perlite à 740 degrés que dans l'austénite a 1030 degrés. Assez rapides donc pour avoir des taux de carbone uniformes dans toutes les couches d'un damas. Cela dit, nous sommes nombreux à avoir fait l'expérience d'une migration limitée dans les sandwiches.

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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#28 Message par GM » 02 févr. 2017, 21:35

Je me demande là:dans un damas standard ré ré 90mcv8/75ni.., on peut considérer que le taux de carbone devient vite uniforme si je comprends bien. Rien de gênant à priori. Ensuite les autres éléments migrent moins vite voir pas du tout ce qui permet d'avoir néanmoins un résultat contrasté à la révélation.
J'ai bon?

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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#29 Message par isilnor » 02 févr. 2017, 23:03

ben oui mais dans un sandwich les couches sont dans un ordre d'idée de 100 fois plus épaisses que dans un damas...

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Re: Migration du carbone et fibrage de l'acier

#30 Message par R_madrun » 03 févr. 2017, 02:16

Pis un sandwich a, normalement, été chauffé moins longtemps et moins de fois monté tº de soudure, qu'un feuilleté qu'on à étiré, replié et soudé trois ou quatre fois...
GM a écrit :on peut considérer que le taux de carbone devient vite uniforme si je comprends bien.
Je me disais un truc comme ça, aussi...
Mais en fait, au vu des essais de damas pako, fer à cheval/ acier de ressort/ acier de vielles limes...
Je pense que l'uniformité n'est pas totale, parce que l'acide attaque les couches de manière différente.
Même si y a pas beaucoup de contraste, en terme de couleur c'est un dégradé de gris.
Une révélation profonde fait tout de même ressortir un ronçage.

Ça creuse plus aux endroits plus carbonés, non?
ou encore une fois j'ai rien compris? :D
L'acier c'est bien, le faire c'est mieux...
Ici on dit: "En casa de herrero, cuchillos de palo..." (Dans la maison du forgeron, les couteaux sont en bois...)

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