lédéburite

La lédéburite est un constituant structurel que l'on trouve dans la fonte, formé lorsque le métal en fusion contenant environ 4,3 % de carbone en poids refroidit à partir de l'état liquide. Elle se compose d'un mélange d'austénite (à haute température) et de cémentite (carbure de fer, Fe₃C), qui apparaît sous forme de réseau distinctif ou de motif en blocs lorsqu'elle est attaquée sous un microscope. Cette phase se forme pendant la solidification lorsque la teneur en carbone dépasse la limite de solubilité du fer, forçant l'excès de carbone à précipiter sous forme de carbure dur et cassant. Ce n'est pas une phase pure mais plutôt un mélange eutectique, ce qui signifie qu'elle se solidifie à une température fixe (environ 1147 °C) avec une composition fixe, un peu comme un système d'alliage à deux ingrédients à cet égard.

Dans la pratique de la fonderie, la teneur en lédéburite a une relation inverse directe avec l'usinabilité et la ténacité. La fonte blanche, qui se solidifie rapidement et retient la lédéburite dans sa structure, est extrêmement dure et cassante, ce qui la rend difficile à usiner mais utile pour les applications résistantes à l'usure comme les revêtements de broyeurs ou les socs de charrue. La fonte grise, produite par un refroidissement plus lent ou un traitement thermique de graphitisation, décompose partiellement le réseau de lédéburite en flocons de graphite et en fer plus mou, créant un matériau qui s'usine facilement et amortit les vibrations. La fonte ductile subit une sphéroïdisation pour convertir le carbure en nodules. La présence et la morphologie de la lédéburite deviennent donc un point de contrôle primordial dans les opérations de fonderie, dictées par la vitesse de refroidissement, l'équivalent carbone et le traitement thermique post-moulage.

Le terme provient de Ledebur, un métallurgiste allemand du XIXe siècle, suivant la tradition teutonique de nommer les phases métallurgiques d'après les chercheurs qui les ont caractérisées. Le diagramme de phase lui-même a été établi par une étude systématique du système binaire fer-carbone par plusieurs métallurgistes travaillant à la fin des années 1800, et la lédéburite est une caractéristique déterminante de la composition eutectique sur ce diagramme.

Des problèmes surviennent lorsque la lédéburite apparaît de manière inattendue dans ce qui devrait être une fonte graphitique, signalant soit une teneur excessive en carbone, un temps de refroidissement insuffisant, soit un traitement thermique de graphitisation inadéquat. Une pièce moulée à forte teneur en lédéburite devient sujette à la fracture par choc thermique et est presque impossible à usiner sans bris d'outil. Inversement, dans les applications nécessitant une dureté élevée, comme les équipements de concassage de roches, la lédéburite est délibérément retenue et même favorisée par la composition chimique et la pratique de moulage. La microstructure peut être partiellement modifiée par traitement thermique, bien que le réseau eutectique original résiste généralement à une dissolution complète.

La lédéburite se situe à l'intersection de la métallurgie de la fonderie et de la chimie des phases. Elle n'apparaît qu'au-dessus de la teneur en carbone eutectique d'environ 4,3 %, ce qui la rend totalement absente de l'acier. Sa présence ou son absence est souvent le premier indice diagnostique lors de l'examen d'une pièce moulée défectueuse ou du dépannage d'un processus de fonderie, c'est pourquoi les fondeurs apprennent à reconnaître son apparence sous grossissement avant d'apprendre des techniques de métallographie avancées.