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carbone, deux cas sont à distinguer selon que la teneur en carbone de la fonte en fusion est inférieure ou supérieure à 4,3 Vo- Attribuons l'indice 1 au fer, l'indice 2 au carbone, et supposons en
(«) Bakhois-Roozboom, Eisen und Stahl vom Standpunkte der PhasenUhrt^ (Zeitsohrift ttr physikaUsche Chemie, Bd. XXXIV, p. 437; 1900) — Iron and Steel from the Point ofView of the « Phase- Doctrine» (Journal ol the Iron and Steel Institute. n«, II. 1900) — Starspield, The présent Position ofthe So^ lution Theory of carhurised Iron (Jbid), — BiJfflins-RooïBOoii. Le fer et Vaoier au point de vue de la doctrine des phases, (Contribution...., p. 327). — Obmohd, Remarques sur le mémoire précédent ^ (Ibid,.,, p. 370). — H. Le Chatbliir, Observations sur le mémoire de M, Bahhuis-Roosboom, {Ibid,,, p. 379j.
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premier lieu, que la valeur de ^ qui marque la composition de la fonte soit supérieure à 0,043.
Dans ces conditions, la fonte refroidie laisse déposer du carbone pur à l'état de graphite; la température à laquelle s'effectue ce dépôt, à laquelle, par conséquent, la fonte en fusion peut être regardée comme une solution saturée de graphite dans le fer, dépend de la teneur en carbone du mélange hquide ; elle est d'autant plus basse que x est plus faible ; lorsque x s'abaisse jusqu'à la valeur 0,0i3, cette température descend à 1130^. Le heu des points qui ont pour abscisse une valeur de x et pour ordonnée la température que nous venons de définir est la ligne c^ {fig. 102), courbe de solubilité du graphite dans le fer en fusion.
Lorsque, dans le mélange Uquide, la valeur de x est mférieure à 0,043, les choses se passent tout autrement ; en refroidissant la fonte en fusion, on obtient des cristaux mixtes, contenant en proportion variable du fer et du carbone, et auxquels on donne le nom de mariensite ; la martensite est le principal constituant de la fonte blanche,
La ligne c^ est la courbe de congélation de la martensite au sein du mélange liquide ; eUe descend de gauche à droite depuis le point F, (a; = 0, T = 1600«) jusqu'au point E (x = 0,423, T= 1130°).
L'étude de cette congélation n'est pas complète tant que l'on ne connaît pas la composition des cristaux de martensite qui se forment à une température donnée ; pour connaître cette composition, il suffit de tracer la courbe de fusion Cj de la martensite ; issue du point F,, cette courbe descend jusqu'au point A qui a pour ordonnée T = 1130* et pour abscisse x = 0,02.
Le point E est un point d'eutexie. Lorsque la température s'abaissera jusqu*en ce point, la partie liquide de la fonte aura certainement pour composition x = 0,043.
Par un nouvel abaissement de température, si petit soit-il, ce liquide se prendra en masse et formera un conglomérat eutectique, contenant en moyenne 4,3 Vo ^^ carbone ; ce conglomérat sera formé par la juxtaposition de cristaux de graphite pur et de cristaux mixtes de martensite à 2 ^/^ de carbone.
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Les cougloinérats solides fournis par la congélation peuvent subir, aux températures inférieures à 1130°, diverses modifications.
En premier lieu, dans les conglomérats de martensite et de graphite, à une température inférieure à 1000% il peut se former une combinaison définie, qui se sépare de la masse ; amorphe, elle forme ciment entre les cristaux de graphite ou entre les cristaux de martensite; cette combinaison, dont la formule est Fe'C, est la. cémentite.
Le système que forment les deux composants indépendants fer et carbone, partagé en trois phases, graphite, martensite, cémentite, ne peut, sous la pression atmosphérique, demeurer en équilibre qu*à une seule température, laquelle est voisine de 1000°; la composition de chacune des trois phases en équilibre est également déterminée ; cette condition est remplie d'elle même pour le graphite et la cémentite ; les cristaux de martensite qui peuvent demeurer en équilibre avec ces deux substances contiennent environ 1,8 7o d® carbone (ce = 0,018).
Hors des conditions indiquées, une des trois phases disparaîtra du système.
Si la température est supérieure à 1000°, la cémentite se décomposera en martensite et graphite qui demeureront seuls au contact Tun de Tautre.
Si la température est inférieure à 1000°, la martensite et le graphite se combineront, pour donner de la cémentite, jusqu'à ce que Tundes composants ait totalement disparu.
La cémentite contient environ 6,6 7o de carbone (x = 0,066) ; si donc la valeur de a; qui représente la constitution moyenne du conglomérat surpasse 0,066, cas auquel le point figuratif sera à droite de la ligne PP' (x = 0,066), le conglomérat parvenu à l'état d'équilibre ne contiendra plus que de la cémentite et du graphite ; si, au contraire, la valeur de x qui représente la composition moyenne du conglomérat est inférieure à 0,066, cas auquel le point figuratif sera à gauche de la ligne PP', le conglomérat en équilibre sera formé de cristaux mixtes de martensite soudés par de la cémentite amorphe.
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Aux températures comprises entre 1130* et lOOO*, on peut observer des cristaux mixtes de martensite en équilibre avec des cristaux de grapbite ; à chaque température, correspond un état d'équilibre de ce système bivariant soumis à la pression atmosphérique et, en cet état d'équibre, la composition de chaque phase est donnée ; donc, à chaque température comprise entre 1130° et 1000% les cristaux de martensite qui peuvent coexister avec des cristaux de graphite ont une composition donnée, et la loi qui relie cette composition à la température peut être représentée par une certaine courbe.
D'après la signification du point A, cette courbe passe nécessairement par ce point ; d'autre part, nous avons vu qu'à la température de 1000**, correspond un point B dont Tabscisseest x = 0,018?
Si le point qui figure la température et la composition moyenne du système se trouve à gauche de la ligne AB, il ne peut, dans le système, s'établir un état d'équilibre entre la martensite et le graphite ; les cristaux de martensite, trop pauvres en carbone, dissolvent la totalité de graphite.
Aux températures inférieures à lOOO^', on ne peut plus observer d'état d'équilibre entre la martensite et le graphite, mais on peut en observer entre la martensite et la cémentite ; les cristaux de martensite susceptibles de figurer en de tels états d'équilibre ont, à chaque température, une composition déterminée qui correspond à un point de la ligne Be ; cette ligne est nécessairement issue du point B (a? = 0,018, T = 1000^). Cette ligne descend jusqu'au point e, (x = 0,0085, T = 690°) dont nous verrons l'importance.
Entre 1000° et 690<*, au sein des systèmes trop pauvres en carbone pour contenir autre chose que de la martensite, se produisent de nouveUes transformations ; le fer se sépare à l'état de pureté ; cette séparation peut avoir lieu sous deux formes différentes que nous désignerons, avec M. Osmond, par Fe^^ et Fep.
La forme Fe^j a un très grand coefficient d'aimantation ; ce coefficient est très faible pour la forme Fe^. La forme Fe^se change en la forme Feo lorsque la température surpasse 770* ; an contraire, au dessous de cette température, le fer passe de la forme Fep à la forme FCgi.
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Une troisième forme Fe^ est c^lle que prend le fer aux températures supérieures à 890® ; c'est de cette dernière forme que la martensite est isomorphe ; on peut dire que le fer Fe^ est de la martensite à 0 % de carbone.
La courbe de solubilité du fer Fcp'^dans la martensite part du point T (a? = 0, T = 890®) qui correspond au point de transformation du fer Fep en fer Fe^ ; elle descend de gauche à droite jusqu'au point e(ar = 0,0035, T = 770®).
De ce point 0 part la courbe de solubilité du fer Fe^^ dans la martensite, courbe quf descend jusqu'au point e dont nous avons parlé tout à rheure.
Un système dont le point figuratif se trouve à gauche de la ligne i6 est un conglomérat de fer Fcp et de cristaux de martensite ; un système dont le point figuratif se trouve à gauche de ôe est un conglomérat de fer Fe^ et de cristaux de martensite.
Le point e est un point d'eutexie ; la martensite capable de subsister jusqu'à la température de ce point (T = 690^ a une composition bien déterminée (x = 0,0085). Le moindre abaissement de la température la dédouble et elle fournit alors un eutectique, de même composition moyenne, que forment des lamelles de ferrite (FCgi) soudées par de la cémentite. Arnold etSorby, qui avaient pris cet eutectique pour un composé défini, lui avaient donné le nom depetlUe,
On voit qu'à une température'' inférieure à 690^», un mélange de fer et de carbone en équilibre doit présenter un état que détermine la la seule connaissance de sa composition moyenne œ. Selon cette valeur de 0?, cet état se range dans Tune des trois catégories que nous allons définir :
1® Si œ est compris entre 0 et 0,0085, le système est formé par de la perliie (eutectique de ferrite et de cémentite) avec un excès de cristaux de ferrite (Fea^).
2° Si .r est compris entre 0,0085 et 0,006, le" système est formé par de la perlite avec un excès de cémenfiie (Fe'C).
3° Si X est supérieur à 0,066, le système est formé de ceTnentile et à^ graphite.
On sait qu'un carbure de fer présente, à une température donnée,
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un état qui n'est point fixé par la seule connaissance de sa composition; les modifications permanentes connues sous le nom de trempe et de recuit peuvent imposer à ^et état des variations infinies ; la théorie précédente doit donc être regardée comme une théorie simplifiée et idéale, vraie pour les systèmes parfaitement recuits ; pour les systèmes qui ne se trouvent pas dans ce cas idéal, elle devrait céder la pla(;e à une théorie qui serait, sans doute, d'une extrême complication.
