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Concept
Martensite
Résumé
vignette|Martensite : Microstructure en forme d'aiguille.
La martensite (fer α') est une phase métastable des aciers, issue de la transformation sans diffusion de l'austénite γ en dessous d'une température martensitique. Elle tire son nom de (1850-1914), métallurgiste allemand. La structure de la martensite des aciers trempés est étudiée par Floris Osmond en 1890.
La martensite est ferromagnétique. Elle possède une grande dureté (HV > 800) et une fragilité notable. Elle a une structure en aiguilles (plaques) ou en lattes, visibles avec un grossissement suffisant, après attaque par les réactifs classiques. Ces aiguilles correspondent à des plaquettes internes dont le plan habituel est voisin de (225), orientées à l'intérieur de chaque grain initial d'austénite suivant trois directions parallèles aux côtés d'un triangle équilatéral. Le durcissement de la martensite est d'ordre physico-chimique ; chaque atome de carbone, plus volumineux que l'interstice où il est inséré, écarte les atomes de fer voisins, créant une sphère de perturbation autour de lui-même. Le réseau du fer est ainsi fortement distordu et ces perturbations, en bloquant le mouvement des dislocations, durcissent l'acier.
C'est une solution solide d'insertion sursaturée en carbone dans le fer α (ferrite), de même composition que l'austénite initiale. La transformation de l'austénite en martensite consiste en une modification du réseau cristallin (avec un faible déplacement des atomes de fer), sans qu'il y ait de diffusion des atomes de carbone : on appelle ce type de transformation « displacive ».
La martensite cristallise selon un modèle quadratique hybride.
Dans un premier temps, on austénitise un acier (structure cubique à faces centrées) ayant une quantité de carbone supérieure à 0,05 % (limite de solubilité du carbone dans le fer alpha de la ferrite). Lors d'un refroidissement « classique », l'austénite, qui n'est plus stable en dessous de , se transforme en ferrite et en cémentite sous leur forme d'équilibre que l'on retrouve dans le diagramme fer-carbone : dans ce cas, on observe une migration d'atomes de carbone vers les joints de grain formant de la cémentite.
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