{"id":10060,"date":"2026-03-09T14:32:59","date_gmt":"2026-03-09T06:32:59","guid":{"rendered":"https:\/\/am-material.com\/?p=10060"},"modified":"2026-03-09T14:32:59","modified_gmt":"2026-03-09T06:32:59","slug":"the-effects-of-graphite-and-mo%e2%82%82c-particles-on-the-sintering-and-mechanical-properties-of-18cr4vnbmo-powder","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/am-material.com\/fr\/news\/the-effects-of-graphite-and-mo%e2%82%82c-particles-on-the-sintering-and-mechanical-properties-of-18cr4vnbmo-powder\/","title":{"rendered":"Effets des particules de graphite et de Mo\u2082C sur le frittage et les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques de la poudre 18Cr4VNbMo"},"content":{"rendered":"

Effets des particules de graphite et de Mo\u2082C sur le frittage et les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques de la poudre 18Cr4VNbMo<\/strong><\/p>\n\n\n\n

L'acier 18Cr4VNbMo est un acier alli\u00e9 \u00e0 haute teneur en carbone couramment utilis\u00e9 dans la fabrication d'outils de coupe. Ses propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques sont nettement sup\u00e9rieures \u00e0 celles obtenues par les proc\u00e9d\u00e9s de fabrication traditionnels, notamment le frittage en phase liquide \u00e0 supersolidification (SLPS), qui exploite la diff\u00e9rence de temp\u00e9rature entre la ligne de solidus et la ligne de liquidus. Cependant, la plage de fonctionnement de ce proc\u00e9d\u00e9 est relativement \u00e9troite.<\/p>\n\n\n\n

Les ing\u00e9nieurs de TRUER, soutenus par des professeurs de l'universit\u00e9 HNN, ont ajout\u00e9 une quantit\u00e9 appropri\u00e9e de graphite et de particules de Mo\u2082C \u00e0 la poudre 18Cr4VNbMo, r\u00e9duisant ainsi la temp\u00e9rature de frittage de densification de 1450 \u00b0C \u00e0 1275 \u00b0C, ce qui \u00e9largit la fen\u00eatre de processus.<\/p>\n\n\n\n

1. Processus<\/strong>sch\u00e9ma du proc\u00e9d\u00e9 de m\u00e9tallurgie des poudres<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Composition chimique de la poudre 18Cr4VNbMo (wt%)<\/p>\n\n\n\n

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<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La composition chimique des particules de Mo\u2082C (10 % en poids de TP3T ajout\u00e9)<\/p>\n\n\n\n

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<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Cette \u00e9tude a permis de concevoir trois proc\u00e9d\u00e9s de pr\u00e9paration de poudres composites.<\/p>\n\n\n\n

Sch\u00e9ma 1 : Ajouter 0 wt%, 3 wt% et 6 wt% particules Mo\u2082C \u00e0 la poudre 18Cr4VNbMo ;<\/p>\n\n\n\n

Sch\u00e9ma 2 : Ajouter 0,3 wt%, 0,6 wt% et 0,9 wt% particules de graphite \u00e0 la poudre 18Cr4VNbMo ;<\/p>\n\n\n\n

Sch\u00e9ma 3 : Ajouter 6 particules wt% Mo\u2082C \u00e0 la poudre 18Cr4VNbMo, puis ajouter respectivement 0,3 wt%, 0,6 wt% et 0,9 wt% de graphite.<\/p>\n\n\n\n

La poudre m\u00e9lang\u00e9e a \u00e9t\u00e9 soumise \u00e0 un m\u00e9lange humide, un s\u00e9chage et un pressage. Elle a ensuite \u00e9t\u00e9 chauff\u00e9e sous atmosph\u00e8re d'argon \u00e0 350 \u00b0C pendant 1 heure pour le d\u00e9graissage, puis \u00e0 950 \u00b0C \u00e0 une vitesse de 5 \u00b0C\/min pendant 1 heure pour une densification pr\u00e9liminaire.<\/p>\n\n\n\n

La temp\u00e9rature a ensuite \u00e9t\u00e9 augment\u00e9e \u00e0 une vitesse de 3 \u00b0C\/min jusqu'\u00e0 la temp\u00e9rature cible et maintenue pendant 1 heure afin d'obtenir une densification compl\u00e8te. La temp\u00e9rature a ensuite \u00e9t\u00e9 abaiss\u00e9e \u00e0 une vitesse de 10 \u00b0C\/min jusqu'\u00e0 500 \u00b0C et l'\u00e9chantillon a \u00e9t\u00e9 refroidi dans le four.<\/p>\n\n\n\n

2. <\/strong>Microstructure<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Les principaux carbures d\u00e9tect\u00e9s dans l'\u00e9chantillon fritt\u00e9, notamment M23<\/sub>C6<\/sub>, M6<\/sub>C et M7<\/sub>C3<\/sub>. Apr\u00e8s l'introduction de 0,6 % en poids de poudre de graphite TP3T, la formation du M7<\/sub>C3<\/sub> Une phase a \u00e9t\u00e9 d\u00e9tect\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

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<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

+ graphite et Mo\u2082C \u00e0 1150 \u00b0C + graphite et Mo\u2082C \u00e0 1450 \u00b0C       <\/p>\n\n\n\n

L'\u00e9chantillon 18Cr4VNbMo contenant des particules de graphite et de Mo\u2082C a eu du mal \u00e0 atteindre la densification \u00e0 1150\u00b0C, ce qui a entra\u00een\u00e9 la formation de particules sph\u00e9riques ainsi qu'un grand nombre de cols de frittage (photo de gauche).<\/p>\n\n\n\n

L'analyse \u00e9l\u00e9mentaire aux interfaces des particules a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 un enrichissement significatif en oxyg\u00e8ne et en fer. Cette observation indique que, dans les conditions de frittage actuelles, les interfaces entre les particules restent recouvertes d'une couche d'oxydes m\u00e9talliques. Cette couche d'oxyde entrave fortement la diffusion atomique et la liaison m\u00e9tallurgique entre les particules, inhibant ainsi le processus de densification \u00e0 cette temp\u00e9rature.<\/p>\n\n\n\n

Lorsque la temp\u00e9rature de frittage a atteint 1450 \u00b0C (photo de droite), la poudre initiale s'est densifi\u00e9e. Une structure de carbure \u00e9tir\u00e9e s'est form\u00e9e aux joints de grains. L'analyse \u00e9l\u00e9mentaire a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 une importante s\u00e9gr\u00e9gation du chrome dans cette zone. Combin\u00e9e \u00e0 l'analyse par diffraction des rayons X, cette observation a permis de d\u00e9duire que cette phase \u00e9tait principalement de type M.23<\/sub>C6<\/sub> phase.<\/p>\n\n\n\n

L'introduction de graphite a favoris\u00e9 la transformation de l'\u00e9tat m\u00e9tastable M23<\/sub>C6<\/sub> phase \u00e0 la M stable7<\/sub>C3<\/sub> La formation de cette phase a consid\u00e9rablement am\u00e9lior\u00e9 la duret\u00e9 et la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure du mat\u00e9riau, mais a simultan\u00e9ment accru sa fragilit\u00e9. Des essais m\u00e9caniques ult\u00e9rieurs l'ont \u00e9galement confirm\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

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<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Dans le syst\u00e8me de poudre 18Cr4VNbMo, le M7<\/sub>C3<\/sub> et M23<\/sub>C6<\/sub> Les phases sont stables dans la gamme des hautes temp\u00e9ratures. Lors du refroidissement jusqu'\u00e0 l'\u00e9tat d'\u00e9quilibre, la composition de phase se transforme progressivement en une solution solide cubique centr\u00e9e domin\u00e9e par M.23<\/sub>C6<\/sub>.<\/p>\n\n\n\n

3. Densification<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"
<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Dans la plage de temp\u00e9ratures de 1350 \u00e0 1400 \u00b0C, les densit\u00e9s relatives des \u00e9chantillons contenant 3 % en poids de Mo\u2082C et 6 % en poids de Mo\u2082C ont augment\u00e9 fortement, atteignant une densification significative \u00e0 1400 \u00b0C, les densit\u00e9s relatives s'\u00e9tablissant respectivement \u00e0 98,87 % et 98,99 %. \u00c0 1450 \u00b0C, la densit\u00e9 relative de la poudre compact\u00e9e initiale \u00e9tait de 98,69 %. Cette diff\u00e9rence de densification en fonction de la temp\u00e9rature s'explique par le fait qu'\u00e0 haute temp\u00e9rature, certaines particules de Mo\u2082C subissent une d\u00e9composition partielle et lib\u00e8rent du carbone. Ce carbone participe \u00e0 des r\u00e9actions d'oxydor\u00e9duction, levant ainsi les barri\u00e8res de diffusion d'oxydes recouvrant la surface des particules de poudre.<\/p>\n\n\n\n

Les densit\u00e9s relatives des compositions contenant 0,6 % en poids de graphite TP3T + 0 % en poids de Mo\u2082C TP3T et 0,6 % en poids de graphite TP3T + 6 % en poids de Mo\u2082C TP3T ont augment\u00e9 brusquement pour atteindre respectivement 99,65 % et 99,67 % lorsque la temp\u00e9rature a atteint 1275 \u00b0C. \u00c0 ce stade, les poudres \u00e9taient compl\u00e8tement fritt\u00e9es et form\u00e9es, et leurs densit\u00e9s th\u00e9oriques \u00e9taient respectivement de 7,68 g\/cm\u00b3 et 7,79 g\/cm\u00b3.<\/p>\n\n\n\n

En revanche, les compositions contenant 0,3 wt% graphite + 0 wt% Mo\u2082C et 0,3 wt% graphite + 6 wt% Mo\u2082C n'ont atteint la densit\u00e9 relative maximale qu'\u00e0 1325\u00b0C (99,52% et 99,43% respectivement).<\/p>\n\n\n\n

Donc, en ajoutant 0,6 % en poids de graphite TP3T et 6 % en poids de particules de Mo\u2082C TP3T par rapport \u00e0 l'original <\/strong>18Cr4VNbMo La poudre a permis une r\u00e9duction de 12% de la temp\u00e9rature de frittage requise pour la densification.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

4. Propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

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<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Lorsque la temp\u00e9rature de frittage d\u00e9passe le niveau optimal et continue d'augmenter, la r\u00e9sistance \u00e0 la flexion des \u00e9chantillons contenant du Mo\u2082C diminue significativement. Cette d\u00e9gradation est attribu\u00e9e \u00e0 la temp\u00e9rature de frittage excessive qui favorise la croissance des carbures et la formation d'une grande quantit\u00e9 de phase liquide, ce qui entra\u00eene la formation de pores et une att\u00e9nuation de la r\u00e9sistance \u00e0 la flexion.<\/p>\n\n\n\n

Apr\u00e8s l'ajout de diff\u00e9rentes quantit\u00e9s de graphite \u00e0 la poudre initiale, le mat\u00e9riau atteint rapidement sa r\u00e9sistance \u00e0 la flexion maximale \u00e0 une temp\u00e9rature de frittage plus basse, principalement gr\u00e2ce \u00e0 l'effet de renforcement du graphite sur la cin\u00e9tique de densification. Cependant, l'ajout de poudre de graphite entra\u00eene une diminution de la r\u00e9sistance \u00e0 la flexion du mat\u00e9riau \u00e0 l'\u00e9tat densifi\u00e9\u00a0: compar\u00e9e \u00e0 la poudre initiale, la poudre de graphite provoque une pr\u00e9cipitation importante de M7<\/sub>C3<\/sub> les carbures pr\u00e9sents dans le mat\u00e9riau, qui consomment excessivement les \u00e9l\u00e9ments de chrome dans la matrice, affaiblissent le renforcement par solution solide et la t\u00e9nacit\u00e9, et le r\u00e9seau de carbures fragiles form\u00e9 aux limites de la poudre fournit un chemin de faible r\u00e9sistance pour la propagation des fissures.<\/p>\n\n\n\n

Ce ph\u00e9nom\u00e8ne indique que le contr\u00f4le rationnel de la pr\u00e9cipitation et de la distribution des carbures est d'une importance capitale pour am\u00e9liorer les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques en flexion du mat\u00e9riau.<\/p>\n\n\n\n

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<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Apr\u00e8s frittage de densification, les \u00e9chantillons contenant 3 wt% et 6 wt% Mo\u2082C ont atteint des valeurs de duret\u00e9 maximales de 655 HV et 743 HV, respectivement, nettement sup\u00e9rieures aux 586 HV de la poudre d'origine.<\/p>\n\n\n\n

Ce renforcement est attribu\u00e9 \u00e0 la phase de renforcement introduite par les particules de Mo\u2082C\u00a0: l\u2019ajout de Mo\u2082C favorise la pr\u00e9cipitation massive de M6<\/sub>Les carbures C et les carbures durs pr\u00e9cipit\u00e9s le long des joints de grains entravent efficacement le mouvement des dislocations.<\/p>\n\n\n\n

L'ajout de poudre de graphite modifie le type de carbures de seconde phase qui pr\u00e9cipitent dans la poudre d'origine. Puisque M7<\/sub>C3<\/sub> poss\u00e8de une duret\u00e9 sup\u00e9rieure \u00e0 celle de M23<\/sub>C6<\/sub>, les \u00e9chantillons auxquels du graphite a \u00e9t\u00e9 ajout\u00e9 pr\u00e9sentent une duret\u00e9 nettement sup\u00e9rieure \u00e0 l'\u00e9tat densifi\u00e9 par rapport \u00e0 la poudre originale non modifi\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Sous l'effet combin\u00e9 de la poudre de graphite et des particules de Mo\u2082C, la pr\u00e9cipitation de carbures secondaires de haute duret\u00e9 (en particulier M)6<\/sub>C) augmente encore, et la duret\u00e9 globale de l'\u00e9chantillon continue d'augmenter.<\/p>\n\n\n\n

Plus pr\u00e9cis\u00e9ment : les \u00e9chantillons contenant 0,3 wt% graphite + 6 wt% Mo\u2082C et 0,6 wt% graphite + 6 wt% Mo\u2082C ont atteint des valeurs de duret\u00e9 maximales de 819 HV et 813 HV respectivement.<\/p>\n\n\n\n

5. Analyse des fractures<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

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<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Lors de l'essai de flexion sur diff\u00e9rentes sections de la poudre 18Cr4VNbMo d'origine, aucune anisotropie significative n'a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9e sur la surface de rupture. Les fissures se sont propag\u00e9es pr\u00e9f\u00e9rentiellement le long des joints de grains, formant un motif de roche caract\u00e9ristique, indiquant un m\u00e9canisme de rupture intergranulaire typique.<\/p>\n\n\n\n

De plus, un grand nombre de M23<\/sub>C6<\/sub> Des carbures ont pr\u00e9cipit\u00e9 aux joints de grains de la poudre densifi\u00e9e 18Cr4VNbMo. Sous l'effet des contraintes, ces particules de carbure ont subi une fracture par clivage, pr\u00e9sentant une structure en terrasses parall\u00e8les, et ont finalement abouti \u00e0 un mode de fracture mixte, domin\u00e9 par une rupture intergranulaire et un clivage au sein des carbures.<\/p>\n\n\n\n

6. Conclusion<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Dans cette \u00e9tude, un mat\u00e9riau composite (graphite\/Mo\u2082C biphas\u00e9 ajout\u00e9 \u00e0 18Cr4VNbMo) a \u00e9t\u00e9 fabriqu\u00e9 par la technique SLPS. Les effets synergiques des particules sur le comportement de densification, l'\u00e9volution de la microstructure et les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques \u00e0 diff\u00e9rentes temp\u00e9ratures de frittage ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s de mani\u00e8re syst\u00e9matique. Les principales conclusions sont les suivantes\u00a0:<\/p>\n\n\n\n

(1) La poudre brute fritt\u00e9e subit une pr\u00e9cipitation de la phase carbure \u00e0 l'interface des poudres. L'ajout de graphite provoque la transformation de la phase pr\u00e9cipit\u00e9e en M7<\/sub>C3<\/sub> phases.<\/p>\n\n\n\n

(2) La temp\u00e9rature de densification de la poudre 18Cr4VNbMo contenant 0,6 poids de graphite et 6 poids de Mo\u2082C a diminu\u00e9 de 1450 \u00b0C \u00e0 1275 \u00b0C (une r\u00e9duction d'environ 12%), la duret\u00e9 pendant l'\u00e9tape de densification a augment\u00e9 de 586 HV \u00e0 819 HV (une augmentation de 39,8%) et la r\u00e9sistance \u00e0 la flexion a atteint 1366 MPa.<\/p>\n\n\n\n

 (3) L'\u00e9chantillon fritt\u00e9 de la poudre d'origine a pr\u00e9sent\u00e9 un mode de fracture mixte de fracture intergranulaire le long des limites de la poudre et de clivage transgranulaire au sein des carbures.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

The Effects of Graphite and Mo\u2082C Particles on the Sintering and Mechanical Properties of 18Cr4VNbMo Powder 18Cr4VNbMo is a high-carbon alloy steel commonly used in the manufacture of cutting tools. Its mechanical properties are significantly superior to those of traditional manufacturing through the super-solidification line liquid-phase sintering (SLPS) based on the temperature difference between the […]<\/p>\n","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","ast-disable-related-posts":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"post_folder":[],"class_list":["post-10060","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10060","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10060"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10060\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10070,"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10060\/revisions\/10070"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10060"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10060"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10060"},{"taxonomy":"post_folder","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/post_folder?post=10060"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}