Résumé : Des billes en fonte blanche à haute teneur en chrome Fe-2,4C-12Cr d'un diamètre de 80 mm ont été trempées et revenues à l'eau et à l'air par la méthode MQ-PT. Les propriétés mécaniques et la microstructure ont été analysées, le tissage, l'alignement et la comparaison ont été effectués. Le mécanisme de renforcement et de durcissement de la fonte à haute teneur en chrome traitée par MQ-PT a été étudié par caractérisation micro- et microstructurelle. Les résultats montrent que la dureté radiale moyenne des billes coulées à haute teneur en chrome traitées par MQ-PT est d'environ 60 HRC, soit environ 17 HRC de plus que celle des billes coulées refroidies à l'air et environ 5 HRC de plus que celle des échantillons trempés à l'huile. Après traitement par MQ-PT, la ténacité moyenne aux chocs a atteint 12,6 J/cm², soit environ 4 fois la ténacité aux chocs après refroidissement à l'air et environ 2 fois celle après trempe à l'huile. Après traitement par MQ-PT, la bille coulée présente une dureté et une uniformité de dureté élevées, et ses propriétés aux chocs sont également grandement améliorées. Les excellentes propriétés mécaniques de la fonte traitée MQ-PT sont principalement attribuées à la matrice martensitique, à une quantité considérable de carbures secondaires et à une structure austénite résiduelle stable et conservée.

Mots-clés : procédé de trempe-distribution-revenu multi-cycles (MQ-PT) ; propriétés mécaniques ; martensite ; carbure ; austénite résiduelle ; mécanisme de durcissement

La Chine est un grand pays sidérurgique, mais sa production reste faible. L'acier à haute résistance, l'acier résistant à l'usure et les autres produits sidérurgiques spéciaux n'atteignent pas encore le niveau international. De plus, le niveau technologique est faible, la consommation énergétique est excessive et la pollution est importante. Le retard des technologies de traitement thermique en Chine est devenu un obstacle au développement de l'économie nationale. Depuis près d'un siècle, la fonte à haute teneur en chrome est traitée par refroidissement à l'air ou trempe à l'huile. Les propriétés mécaniques de la fonte à haute teneur en chrome peuvent être améliorées par trempe à l'eau, mais des fissures de trempe apparaissent facilement lorsque la fonte présentant des défauts de moulage est trempée à l'eau directement. La trempe à l'eau est strictement interdite par les normes nationales et les procédés de production de la fonte blanche. Améliorer les propriétés mécaniques et la résistance à l'usure de la fonte à haute teneur en chrome, sans modifier sa composition, grâce à l'amélioration des procédés et des technologies, constitue un enjeu majeur et une orientation de recherche à laquelle les partenaires nationaux et étrangers s'intéressent.

Au début des années 2000, Speer et d'autres chercheurs ont trempé et partitionné des aciers Si-MN, puis les ont traités par des procédés Q&P afin d'obtenir des aciers martensitiques présentant une résistance supérieure à celle des aciers biphasés (DP) et des aciers TRIP. La théorie CCE du procédé Q&P exclut le renforcement par précipitation. À cette fin, l'académicien Xu Zuyao a proposé en 2007 le procédé QPT, qui vise à améliorer la résistance de l'acier par l'ajout d'éléments d'alliage formés de carbure. Les résultats montrent que la résistance mécanique de l'acier martensitique QPT est bien supérieure à celle de l'acier martensitique Q&P. Bien que le procédé QPT puisse améliorer les propriétés mécaniques de l'acier de manière globale, la taille de la pièce influence évidemment cette amélioration. Les rapports QPT antérieurs concernent tous les résultats de tôles laminées à froid en acier Si-MN d'une épaisseur inférieure ou égale à 3 mm. Le procédé QPT actuel est appliqué. En laboratoire utilisant deux températures différentes, un bain de sel ou un bain de sel et un réservoir d'eau chaude, seul le traitement, la petite taille de l'échantillon, ne peut pas être étendu à la pratique de l'ingénierie.

Dans cet article, une bille de broyage en Fe-2,4C-12Cr à haute teneur en chrome, d'un diamètre de 80 mm, a été trempée et revenue par trempe multicycle et par un procédé de revenu à distribution unique (MQ-PT) utilisant l'eau et l'air comme milieu de trempe. Les propriétés mécaniques et la microstructure de la bille coulée en chrome ont été comparées et analysées. Le mécanisme de renforcement et de durcissement de la bille en acier traitée par MQ-PT a été étudié au moyen d'une caractérisation du matériau et de la microstructure.