Objectifs

Permettre à l’élève d’appréhender les principales transformations métallurgiques dans un contexte général des transformations de phases au sens phénoménologique et thermodynamique du terme. L’élève sera sensibilisé aux notions de stabilité – instabilité d’une phase et les implications dans le cas des diagrammes unaires et binaires. Les notions de germination et croissance seront développées avec des études plus particulières sur les notions de séquences de transformations et d’enthalpie libre critique de germination

Contenu

Introduction : Présentation  des diagrammes d’équilibre des phases

1. Problème de nomenclature des classes de transformations (homogène/hétérogène), définitions d’une phase au sens de Gibbs et de constituant de structure

2. Rappels de thermodynamique chimique : définition de l’enthalpie libre de Gibbs et propriétés générales associées, critère d’inégalité de Clausius, définition du potentiel chimique et de solutions solides idéales, courbes d’enthalpies libres

3. Application de ces notions aux transitions de phases dans les systèmes unaires et binaires

4. Phénomène de germination homogène : introduction et concepts (notions de fluctuations d’hétérophases, de formation d’embryons et de germes – cas de phases liquide et solide)

5. Application aux transformations allotropiques, à la précipitation continue avec définition de la cohérence des précipités (zones de Guinier – Preston, etc…) et sensibilisation aux forces motrices associées

6. Application à la précipitation duplex dans le cas du diagramme Fer/carbone. Application à la solidification de métaux purs et alliages avec introduction des notions de coefficient de partage, de ségrégations et de structure de solidification

7. Introduction aux transformations martensitiques athermique et isotherme où les aspects thermodynamiques et cinétiques sont soulignés

8. Traitements thermiques volumiques