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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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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On admet, d'une manière très générale, que l'on peut superposer les différents durcissements, par exemple effet de taille de grain + durcissement en solution solide + durcissement par précipités. Cela est admis implicitement par tous les auteurs.
Pour la limite d'élasticité, cela s'écrit
( 1 )
avec :
A
:
base fer + durcissement en solution solide (interstitiels et substitution),
B
:
effet de la taille de grain ou de la microstructure,
C
:
durcissement par précipitation,
D
:
durcissement par écrouissage.
Les règles d'additivité établies par Kocks, Argon et Ashby supposent que les densités des obstacles ou leurs portées sont très différentes. Si tel n'est pas le cas, des combinaisons quadratiques peuvent être considérées.
Le seul mécanisme qui se prête mal à cette additivité est l'écrouissage par déformation à froid.
Sans entrer dans les détails, on peut signaler un effet particulier de l'écrouissage aux petites déformations (type skin pass, planage, cintrage…) qui se traduit par des variations singulières de la limite d'élasticité pour les aciers à palier ...
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