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RÉSUMÉ
Cet article porte sur les alliages fer-carbone, tels que les aciers et les fontes, et leur importance dans le domaine de la métallurgie. Le diagramme fer-carbone est présenté comme un outil essentiel pour comprendre les différentes transformations de phases des alliages en fonction de la température et de la teneur en carbone. Les aciers sont des alliages ferreux aptes au façonnage à chaud, tandis que les fontes se caractérisent par une solidification eutectique. Les phases constitutives des aciers, telles que la ferrite, la cémentite et la perlite, sont discutées en détail, ainsi que leur impact sur les propriétés mécaniques des aciers. La taille du grain ferritique est également abordée, avec des facteurs influençant sa formation. Enfin, le phénomène du vieillissement des aciers est expliqué, mettant en évidence les différences entre le vieillissement naturel et artificiel, ainsi que les mesures préventives à prendre.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
Les alliages fer-carbone, notamment les aciers et les fontes, jouent un rôle central dans le domaine de la métallurgie. Comprendre les propriétés et les transformations de ces alliages est essentiel pour de nombreux aspects de l’ingénierie des matériaux. Dans cet article, nous explorerons les principaux concepts liés aux alliages fer-carbone, en mettant l’accent sur les aciers. Nous commencerons par examiner le diagramme fer-carbone, qui offre une vision d’ensemble des transformations de phases des alliages en fonction de la température et de la teneur en carbone. Ensuite, nous nous pencherons sur les différentes phases constitutives des aciers et leurs implications sur les propriétés mécaniques. Enfin, nous aborderons le phénomène du vieillissement des aciers et les mesures préventives à prendre pour contrer ce processus.
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4. Problème du vieillissement des aciers
4.1 Vieillissements naturel et artificiel
Les aciers doux et extra-doux peuvent présenter le phénomène de vieillissement, même en l’absence d’ajouts intentionnels d’éléments d’alliage. Ce phénomène se produit lorsque le métal est refroidi à des vitesses variables après avoir été chauffé à des températures de 600 à 700 °C, surtout s’il a été écroui. Le vieillissement se caractérise par des modifications spontanées des propriétés mécaniques de l’acier au fil du temps.
Ces modifications comprennent :
-
une augmentation des caractéristiques de résistance, telles que la dureté ;
-
la limite élastique,
-
la charge de rupture ;
-
-
la diminution des caractéristiques de ductilité, telles que :
-
l’allongement à la rupture,
-
la résilience (fragilisation par remontée de la température de transition).
-
Ce sont ces changements qui peuvent entraver l’utilisation normale de l’acier et en font un défaut majeur. Le vieillissement peut également être accéléré par une élévation de température, voire se produire de manière très rapide (quasi instantanée) autour de 200 °C, ce qui est appelé vieillissement artificiel.
Dans certaines opérations de soudage d’aciers doux notamment, il est important de se méfier du vieillissement en raison de la fragilisation qui peut en résulter. À cette température, l’acier forme une mince couche d’oxyde bleuâtre, d’où le terme de « fragilité au bleu » pour décrire ce type de vieillissement.
HAUT DE PAGE4.2 Mécanisme du vieillissement de l’acier et rôle de l’écrouissage
Le vieillissement de l’acier s’explique physiquement de manière similaire au durcissement structural. Les éléments présents en faible quantité dans l’acier (inférieure à la limite de solubilité maximale de chaque élément) peuvent jouer un rôle, notamment l’azote présent en tant qu’impureté, même à des concentrations aussi faibles que 0,010 %,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - - ASM Handbook, volume 1: Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys. ASM International (1990).
-
(2) - VAN VLACK (L.H.) - Elements of Materials Science and Engineering. - Addison-Wesley Publishing Company (1989).
-
(3) - DIETER (G.E.) - Mechanical Metallurgy. - McGraw-Hill Education (2013).
NORMES
-
Produits laminés à chaud en aciers de construction – Partie 2 : conditions techniques de livraison des aciers de construction non alliés. - NF EN 10025-2 - 2005
-
Aciers pour trempe et revenu – Partie 2 : conditions techniques de livraison des aciers de construction alliés. - NF EN 10083-2 - 2006
-
Produits laminés à chaud d’acier à haute limite élastique pour la construction métallique – Partie 1 : aciers non alliés. - NF A 35-501 - 1997
-
Produits laminés à chaud d’acier de construction – Conditions techniques de livraison. - NF A 36-205 - 2003
-
Essais de traction des matériaux métalliques – Partie 1 : méthode d’essai à température ambiante. - NF EN ISO 6892-1 - 2016
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