Décarburation

Entre 1 100 et 1 300 °C, en atmosphère oxydante le carbone a tendance à s'échapper de la pièce en acier par les couches extérieures qui deviennent moins riches en carbone que les couches centrales :

• le carbone situé en surface réagit avec l'atmosphère (voir le diagramme d'Ellingham), par exemple dans une atmosphère contenant du dioxygène, on a
  2C_(s) + O₂ → 2CO↗ ; C_(s) + O₂ → CO₂↗ ;
• ceci « pompe » le carbone situé dans la masse par diffusion.

La limite d'élasticité R_e, la résistance à la rupture R_m et la dureté H diminuent.

La décarburation peut être volontaire : c'est une manière de diminuer la teneur en carbone d'un acier. Cependant, cela concerne les couches superficielles de la pièce. La décarburation peut également être un phénomène « parasite », non recherché, durant des processus de travail à chaud comme le laminage à chaud ou bien le recuit.

La décarburation en phase liquide se fait soit par réaction du carbone dissout avec des globules d'oxyde de fer(II) FeO :

C + FeO_(globule) → CO_(bulle) + Fe_(I)

soit de réaction du carbone avec le dioxygène de l'atmosphère (réaction à la surface du bain) ou bien avec du dioxygène injecté :

2C + O_{2 (bulle)} → 2CO_(bulle)

les deux réactions formant des bulles de monoxyde de carbone CO[1]. L'oxyde de fer peut provenir du laitier, pour la conversion de la fonte en acier. Il peut aussi provenir de la réaction entre le fer et le dioxygène injecté.

L'injection de dioxygène est utilisée soit pour la conversion de la fonte en acier, soit pour l'affinage de l'acier (obtention d'un acier à basse teneur en carbone), dans les procédés industriels AOD (argon oxygen decarburisation), RH-OB (dégazage sous vide par recirculation), VOD/ASV (vacuum oxygen decarburisation, affinage sous vide) ou CAS-OB (composiiton adjustment by sealed argon bubbling and oxygen blowing)[2].