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RÉSUMÉ
Calculer les caractéristiques mécaniques d'aciers peut servir à contrôler les nouvelles productions, estimer les propriétés des produits finis, ou concevoir de nouvelles nuances. Pour les aciers d'usage général, plusieurs modèles permettent d'évaluer ces caractéristiques : les modèles phénoménologiques, micrométriques ou nanométriques. L'article rappelle les valeurs numériques des modèles classiques basés sur l'effet de la taille de grain et les autres paramètres durcissants. Quelques formules sont données pour les aciers sans interstitiels, les mélanges ferrite-bainite et ferrite-martensite.
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Marc GRUMBACH : Ingénieur civil des Mines
INTRODUCTION
Au fur et à mesure de l’accumulation des connaissances sur les caractéristiques métallurgiques dont dépendent les propriétés des aciers, on a disposé de données numériques nombreuses permettant théoriquement de chiffrer le rôle de beaucoup de facteurs tant analytiques que liés à la fabrication.
La diversité des produits et l’enchevêtrement des transformations métallurgiques au cours de la fabrication ne permettent pas l’établissement de formules de calcul des propriétés générales applicables dans le plus grand nombre de cas.
La présentation ci-après a pour but de déterminer quelques règles permettant de construire des formules ou des modèles en allant au-delà du traitement statistique de lots industriels à variations de caractéristiques limitées ou du dépouillement d’expériences de laboratoires, toujours restreintes à une partie des phénomènes.
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5. Autres propriétés
Comme on le dit dans l'introduction, le calcul d'autres caractéristiques, que celles mesurées en traction, pose quelques problèmes, soit par manque de données suffisamment générales, soit parce que la signification des mesures des propriétés est moins absolue. C'est le cas, par exemple, pour la ténacité souvent appréciée par les courbes Charpy V qui ne sont qu’un type d’essai parmi d’autres. On sait d’ailleurs passer d’un type d’essai de rupture fragile à un autre, y compris aux mesures type KIC par les relations entre températures de transition.
On donne ci-après à titre d’exemple la prévision de la température de transition ductile-fragile en Charpy V uniquement pour des nuances ferrite-perlite en épaisseur supérieure à 10 mm.
Ténacité des aciers ferrite-perlite
Le calcul des propriétés de ténacité est extrêmement important pour les produits épais comme les plaques, les tôles fortes et moyennes et les profilés lourds, mais une prévision absolue de la température de transition Charpy V est difficile, même si les effets relatifs des éléments et de la taille de grain sont bien chiffrés.
La valeur d’énergie Charpy V au niveau ductile est très sensible aux inclusions et à leur forme comme les sulfures allongés par le laminage, et par conséquent au sens de prélèvement. Cela peut se chiffrer dans le cadre de fabrications de familles de nuances comme les tôles à tubes ou des plaques pour plates-formes marines mais l’interprétation des mesures, quand les valeurs d’énergie sont élevées, peut poser problème.
Comme on le voit dans il y a un effet majeur de la taille de grain ferritique sur la température de transition TK (arbitrairement prise ici au niveau 35 joules par cm2 ou 28 joules) qui se traduit par l’équation :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GRUMBACH (M.) - Aciers d'usage général. Classification et métallurgie - M 4 515 (2005).
-
(2) - GRUMBACH (M.) - Aciers d'usage général. Propriétés et produits - M 4 516 (2006).
-
(3) - GRUMBACH (M.) - Aciers microalliés - M 4 525 (2000).
-
(4) - GRUMBACH (M.) - Bake hardening – Durcissement après cuisson - M 4 320 (2002).
-
(5) - DUBOST (B.), SAINFORT (P.) - Durcissement par précipitation des alliages d'aluminium - M 240 (1991).
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(6) - GRUMBACH (M.) - Vieillissement des aciers - M 235 (1993).
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