Cas du îer pur

Le fer pur a un comportement très différent de celui du fer Armco. Les éprouvettes ne présentent jamais de fragilité. Après recuit sous hydrogène, sous vide ou dans une atmosphère inerte, elles donnent une courbe de traction identique à celles des figures 32 b et 34 a.

Le passage entre les domaines de déformation élastique et de déformation plastique n’est pas continu. On observe toujours une discontinuité même si les éprouvettes ont été recuites pendant 8 j à 850°C dans l’hydrogène, c’est-à-dire si les impuretés métalloïdiques ont été éliminées au maximum. Cependant, il n’y a pas, comme dans le cas du fer Armco, de limite élastique supérieure suivie d’une chute brutale ; seul apparaît un palier horizontal très court.

Ce sont bien les impuretés qui sont responsables de la discontinuité observée dans les courbes de traction. En effet, si par cémentation gazeuse on ajoute aux éprouvettes de fer pur de très petites quantités de carbone, on observe que la courbe de traction de ces éprouvettes présente une discontinuité beaucoup plus accusée. Il apparaît une limite élastique supérieure suivie d’une chute brutale. L'aspect de la courbe de traction ressemble à celui obtenu avec les éprouvettes de fer Armco. La figure 32 a représente la courbe de traction d’une éprouvette de fer contenant 0,005 % de carbone. Si on recuit une éprouvette identique pendant 7 h à 850°C dans un courant d'hydrogène pur, tout le carbone introduit est éliminé. La courbe de traction (fig. 32 b) ne présente plus de limite élastique supérieure. Seul subsiste un palier horizontal très court.

Cottrell [31] [32] a pu interpréter la discontinuité des courbes de traction en s'appuyant sur la théorie des dislocations. Les disiocations, réparties au hasard dans les cristaux, ont la propriété d’attirer les atomes dissous de petits diamètres, comme le carbone et l'azote. Ceux-ci s'opposent au mouvement des dislocations. Pour atteindre le domaine de déformation plastique, c'est-à-dire pour permettre aux dislocations de se déplacer, il faut donc les arracher des nuages d’impuretés qui les entourent. La force nécessaire à mettre les dislocations en mouvement est donc supérieure à celle qu’il faut exercer pour les maintenir sn mouvement. On conçoit donc l'existence d'une limite élastique supérieure suivie d’une chute brutale qui correspond à la séparation des dislocations des nuages d’impuretés. Cette hypothèse de Cottrell trouve sa confirmation dans les expériences suivantes. Quand une éprouvette, déformée dans le domaine plastique, est tractionnée à nouveau elle ne présente plus de discontinuité car les dislocations sont libres. Si au contraire elle est maintenue plusieurs jours à la température ambiante ou quelques heures entre 100 et 400°C, elle présente à nouveau la discontinuité car les atomes dissous ont pu diffuser et former de nouveaux nuages autour des dislocations [33].

Puisque les éprouvettes de fer pur présentent une discontinuité entre les domaines de déformation élastique et plastique, il faut admettre qu'elles contiennent encore de petites quantités d’impuretés. Nous avons vu, dans

Fig. 33. — Aspect micrographique du fer pur polygonisé : par traitement sous vide.

Kkg/rmmT2 : 20 10% Allongement (0) Fig. 34. — Courbes de traction du fer après recuit dans l'hydrogène.

a : non polygonisé b : polygonisé.

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x 170 Fig. 35. — Fer pur polygonisé après recuit au-dessus du point Ne kg/rrrm2 O O 10 20 &10) 40

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Fig. 36. — Courbe de traction du fer pur polygonisé par recuit au-dessus du point A.

le premier chapitre, qu'après plusieurs jours de recuit dans l'hydrogène il n’était pas possible d'éliminer complè-

tement toutes les impuretés et que la teneur en carbone était voisine de 0,0015 % et celle en azote de l’ordre de 0,001 %.