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1 - ALIMENTATION DES LINGOTIÈRES ET DES EMPREINTES DE FONDERIE

2 - TEXTURE DES GRAINS DE COULÉE ET MODES DE CRISTALLISATION

3 - MACROSÉGRÉGATIONS ET MÉSOSÉGRÉGATIONS

4 - MICROPOROSITÉS ET CRIQUES INTERNES

5 - IMPORTANCE DE L’ÉTAPE DE SOLIDIFICATION

Article de référence | Réf : M59 v1

Microporosités et criques internes
Solidification - Macrostructures et qualité des produits

Auteur(s) : Gérard LESOULT

Date de publication : 10 oct. 1989

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  • Gérard LESOULT : Ingénieur Civil des Mines - Professeur à l’École Nationale Supérieure des Mines de Nancy

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INTRODUCTION

De nombreux caractères des produits coulés sont fortement influencés par la nature du procédé mettant en jeu la solidification et par les conditions opératoires choisies pour un même procédé.

Pour prendre l’exemple le plus simple, celui des retassures dues à la contraction du métal accompagnant la solidification, on sait que ce défaut peut entraîner le rebut de 15 à 20 % de l’acier coulé en lingotière statique si l’acier ainsi coulé est calmé, c’est‐à‐dire désoxydé 1.5.1. Dans la même lingotière, on peut conduire, avec beaucoup de savoir-faire, la solidification effervescente du même acier non préalablement désoxydé (solidification avec dégagement de gaz CO). Le retrait de solidification peut être compensé alors par l’apparition de soufflures régulièrement réparties dans le lingot (cavités fermées de faibles dimensions, non oxydées, dont les parois se ressoudent au laminage à chaud) de sorte que le rebut de métal soit réduit à quelques pour-cent seulement 1.5.2. Lors de la solidification d’acier calmé, on peut aussi réduire l’étendue de la zone affectée par le retrait de solidification en ménageant une masselotte, réservoir de métal liquide qui permet d’alimenter en métal les zones en cours de solidification 1.5.1. On peut encore parler de masselotte entretenue lors de la fabrication de lingots d’acier par refusion d’électrodes (refusion sous laitier électroconducteur ou refusion sous vide) : le réservoir de métal liquide surmontant le lingot en cours de formation est renouvelé au fur et à mesure de sa solidification grâce à la fusion contrôlée d’une électrode placée au-dessus du lingot. La coulée continue fait appel à une troisième façon de maintenir un réservoir de métal liquide en position d’alimenter la pièce en cours de solidification, ici la billette ou la brame d’acier : une poche de métal liquide appelée répartiteur surplombe le produit en cours de solidification et un robinet appelé busette permet d’ajuster le débit de métal s’échappant du répartiteur à la vitesse de solidification. Dans les deux derniers procédés, la retassure cesse d’être un problème pour l’ingénieur (cf. article Coulée continue [M 7 810] [M 7 812] [M 7 814] [M 7 816] dans le présent traité).

Cet article est consacré aux caractères qui, comme les retassures, se développent à l’échelle du produit et pour l’étude desquels il faut prendre en compte le procédé de coulée.

Nota :

Le lecteur se reportera utilement à l’article  Solidification. Cristallisation et microstructures.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m59


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4. Microporosités et criques internes

Les microporosités, encore appelées microretassures, apparaissent quand le liquide interdendritique résiduel emprisonné entre plusieurs cristaux voisins se solidifie. La contraction résultante ne pouvant être compensée par un apport de métal liquide, il se forme de petites cavités tapissées ou tissées par les dendrites déjà en place. Les microporosités sont difficilement décelables par des méthodes non destructives (radiographie X) ; elles ne sont le plus souvent visibles que sur coupe polie, sous microscope.

L’origine des criques doit être nettement distinguée de celle des microporosités : dans le premier cas, il s’agit de contraintes ou de déformations imposées au tissu solide, le plus souvent dendritique 4.4 ; dans le second cas, il s’agit d’un abaissement excessif de la pression interne du liquide interdendritique 4.2.

Microporosités et criques constituent les unes comme les autres des solutions de continuité dans le métal coulé et peuvent gravement affecter ses caractéristiques mécaniques ; de fait, il y a plusieurs raisons pour les associer ici malgré leurs différences d’origine. D’une part, l’initiation et le développement des criques peuvent être favorisés par la présence de microporosités (effet d’entaille). Mais d’autre part, les criques peuvent être guéries, dans certaines conditions, grâce à des mouvements de liquide particuliers ; ce sont ces mêmes mouvements qui permettent d’éviter la formation de microporosités. Les criques dites guéries ne présentent pas l’aspect de fissures telles qu’on cherche à en mettre en évidence dans les essais technologiques de tendance à la crique en fonderie 4.3 ; la guérison des criques laisse, en revanche, des traces sous forme de mésoségrégations acceptables ou non suivant le type de produits et de sollicitations mécaniques ultérieures. La guérison des criques, comme la formation des microporosités, est contrôlée...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - VERTMAN (A.A.), SAMARIN (A.M.), TURBOVSKII (B.M.) -   Sbornik Strojenije : Svojestva zidkih metallo.  -  ANSSSR Moskva, 162 (1960) (Cité par NEHENDZI (J.A.) Propriétés de fonderie des alliages Fonderie, 271, 415, oct. 1968.

  • (2) - ALBERNY (R.) -   Transfert de chaleur et solidification en coulée continue.  -  « Coulée et solidification de l’acier », Publication de la Rev. de Métal., 302 (1977).

  • (3) - CHUANG (Y.K.), SCHWERDTFEGER (K.) -   Étude expérimentale et théorique de la solidification d’un alliage Fe-C à 0,6 % de carbone.  -  Arch. Eisenhüttenwes. 44 (5), 341 (1973).

  • (4) - LECOMPTE (H.) -   *  -  Cours d’aciérie. Éditions de la Revue de Métallurgie. Paris (1962).

  • (5) - DUNPHY (R.P.), ACKERLIND (C.G.), PELLINI (W.S.) -   Solidification, Feeding Characteristics of Gray and Nodular Irons  -  Foundry, 107, juin 1954.

  • ...

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