Fissuration à chaud : des alliages organiques aux superalliages

Hot tearing: from organic alloys to superalloys

¹ Laboratoire de Métallurgie Physique, EPF-Lausanne, 1015 Lausanne, Suisse
² Calcom SA, Parc Scientifique, EPF-Lausanne, 1015 Lausanne, Suisse

Auteur de correspondance : jean-marie.drezet@epfl.ch

Reçu : 10 Juin 2003
Accepté : 7 Novembre 2003

Résumé

L'apparition de fissures ou criques à chaud pendant la coulée des matériaux métalliques représente un défaut sérieux. L'EPF-Lausanne a développé un critère d'initiation de fissures qui est basé sur l'équation de conservation de la masse appliquée à la zone solide-liquide (zone pâteuse) et qui prend en compte à la fois une déformation subie par le squelette solide perpendiculairement aux dendrites et l'appel de liquide induit par le retrait de solidification. Le modèle introduit une chute de pression dans les films liquides au-delà de laquelle la cavitation, i.e. la germination d'un premier pore, a lieu. Des observations in situ sur des alliages organiques transparents permettent de mettre en évidence l'importance de la coalescence entre les dendrites; en effet, la prise de rigidité mécanique de la zone pâteuse se fait par l'établissement de ponts solides entre les dendrites. Enfin, le critère est appliqué successivement à la coulée semi-continue d'alliages d'aluminium, à la coulée continue des aciers et au traitement par laser des superalliages.

Abstract

The appearance of solidification cracks or hot tears during casting is a serious defect. EPF-Lausanne has developed a criterion for the appearance of hot tears which is based upon a mass balance performed over the liquid and solid phases and which takes into accounts for the tensile deformation of the solid skeleton perpendicular to the growing dendrites and for the induced interdendritic liquid feeding. This model introduces a critical pressure drop beyond which cavitation, i.e., nucleation of a first void, occurs. In situ observations on transparent organic alloys point our the importance of coalescence between dendrites; indeed the mechanical rigidity of the mushy zone is completed by the appearance of solid bridges between the dendrites. Eventually, the criterion is applied successively to the semi-continuous casting of aluminium alloys, to the continuous casting of steel and to the laser treatment of superalloys.