Après affinage et soufflage d’argon à l’extérieur du four, la composition chimique de l’acier devient uniforme dans toute la poche. Cependant, après solidification, la composition chimique d’une billette de coulée continue varie du centre vers la surface, et dans certains cas, les différences peuvent être importantes. Cette hétérogénéité de composition est appelée ségrégation.
La ségrégation peut être classée en deux types :
- Microségrégation – Il s’agit des différences de composition entre le tronc et les branches des dendrites. L’échelle de ségrégation est très faible, généralement de l’ordre de quelques microns.
- Macroségrégation – Il s’agit de différences de composition à grande échelle, généralement mesurées en centimètres, voire en mètres. Pour examiner la ségrégation, un échantillon longitudinal ou transversal peut être prélevé sur la billette. Des méthodes d’impression au soufre ou de gravure à l’acide sont ensuite utilisées pour l’inspection, et le motif de ségrégation peut être observé à l’œil nu.
Principales causes de la ségrégation élémentaire :
- Différences de solubilité entre les états liquide et solide : des éléments comme le soufre (S), le phosphore (P), l’oxygène (O) et le carbone (C) sont très sujets à la ségrégation.
- Taux de refroidissement : un taux de refroidissement plus rapide entraîne une ségrégation réduite.
- Diffusion dans les solides à haute température : Les éléments qui diffusent rapidement à haute température peuvent réduire la ségrégation. Par exemple, le carbone a un coefficient de partage (valeur K) de 0,13, indiquant une forte ségrégation. Cependant, lors du recuit à haute température, les atomes de carbone ont une vitesse de diffusion élevée, ce qui favorise l’homogénéisation.
- Écoulement en phase liquide avant solidification : un écoulement intense pendant cette phase peut aggraver la macroségrégation. Par exemple, une ségrégation importante de l’axe central d’une billette de fonderie peut entraîner un défaut de gonflement appelé « gonflement du ventre ».
