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Auteur(s)
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Guy MURRY : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble Docteur - Ingénieur - Ancien Directeur de l’Office Technique pour l’Utilisation de l’Acier (OTUA)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article a essentiellement pour objet de servir d’introduction générale à l’ensemble d’articles qui traitent, dans la rubrique Propriétés des métaux, des différents aciers.
C’est ainsi que, partant de la nécessité d’améliorer les propriétés du fer pour en faire un matériau performant, il s’intéresse tout d’abord aux possibilités de durcissement et notamment à celles qui découlent des changements d’états structuraux et qu’amplifient les éléments d’alliage. Puis il précise ce que signifient les caractéristiques mécaniques utilisées pour quantifier ce que sont les performances mécaniques des aciers.
Ensuite il décrit ce que sont les différents aciers (il explicite aussi comment ceux-ci sont désignés dans le cadre de la normalisation européenne) et les formes (produits) sous lesquelles ils sont proposés aux utilisateurs.
Enfin il donne des indications générales sur la mise en œuvre des aciers, c’est-à-dire sur les possibilités qui s’offrent aux constructeurs de mettre en forme, d’assembler et de rendre performants les produits en aciers.
Et tout cela en tentant, à chaque pas, de préciser et d’expliciter le vocabulaire utilisé par les métallurgistes et en renvoyant à tous les articles du traité Matériaux métalliques qui traitent en détail les sujets évoqués.
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1. Définitions
Selon le dictionnaire ROBERT, un acier est un « alliage de fer et de carbone (moins de 1,5 %) auquel on donne, par traitement mécanique ou thermique, des propriétés variées (malléabilité, résistance…) ».
Selon la norme NF EN 10020 (qui en juin 1989 a remplacé la norme NF A 02-025), « on appelle acier un matériau dont le fer est l’élément prédominant, sa teneur en carbone est généralement inférieure à 2 % et il contient d’autres éléments ; un nombre limité d’aciers au chrome peut avoir une teneur en carbone supérieure à 2 %, mais cette valeur de 2 % est la teneur limite courante qui sépare l’acier de la fonte ».
À la lecture de ces deux définitions, on constate que la limite supérieure de la teneur en carbone des alliages Fe-C susceptibles de s’appeler des aciers (par différence avec les fontes) est délicate à préciser. C’est la raison pour laquelle il peut être préférable d’adopter un point de vue plus métallurgique en prenant en compte la différence intervenant lors de la solidification de ces alliages (figure 1) :
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la solidification d’une fonte s’achève par une réaction eutectique qui inclut la précipitation de carbure de fer et/ou de graphite ;
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la solidification d’un acier s’achève en conservant tout le carbone en solution solide dans la structure qui peut être δ, δ + γ ou γ .
On peut donc appeler acier un alliage à base de fer, éventuellement allié, et contenant du carbone en quantité telle qu’à haute température, lors de l’achèvement de la solidification (à la température du solidus donc), cet élément soit dissous (et donc pas du tout précipité sous forme de carbure ou de graphite). La teneur limite en carbone correspond alors à la limite de solubilité de cet élément dans le fer γ (cfc) et peut donc varier avec les éléments d’alliage présents comme le montrent la figure 2 (Fe-C-Cr à 17 % Cr : C % limite = 0,7) et la figure 3 (Fe-C-Si à 2,4 % Si : C % limite = 1,4).
Par ailleurs, il est utile de distinguer, à partir des états d’équilibre à 20 oC, les aciers qui,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Seules quelques références bibliographiques sont rassemblées ci-après pour indiquer l’origine de certaines données particulières. D’une manière systématique, le texte très général renvoie aux articles spécifiques traitant en détail de chacun des sujets et comportant un index bibliographique détaillé.
-
(2) - BATES (A.A.), BROPHY (G.R.), HERZIG (A.J.) - * - Rapporté par la référence 4.
-
(3) - PICKERING (F.B.), GLADMAN (T.) - An investigation into some factors which control strength of carbon steels. Metallurgical developments in carbon steels. - Iron Steel Inst., Special Report no 81, p. 10-25.
-
(4) - LACY (C.E.), GENSAMER (M.) - * - Trans. ASM, vol. 32 (1944).
-
(5) - BAIN (E.C.), PAXTON (H.W.) - Les éléments d’addition dans l’acier - (traduction par C. Leymonie). Dunod (1968).
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NORMES
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Matériaux métalliques. Essai de traction. Partie 1 : méthode d’essai (à la température ambiante). Indice de classement A 03-001. - NF EN 10002-1 - 10-80
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Définition et classification des aciers. Indice de classement A 02-025. - NF EN 10020 - 6-89
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Matériaux métalliques. Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy. Partie 1. Méthode d’essai. Indice de classement A 03-011. - NF EN 10045-1 - 10-90
-
Définition des produits en acier. - NF EN 10079 - 12-92
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Produits sidérurgiques. Valeurs de conversion dureté-résistance à la traction de l’acier. - A 03-173 - 11-84
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Produits sidérurgiques. Détermination du facteur d’intensité de contrainte critique des aciers. - NF A 03-180 - 6-81
-
Produits sidérurgiques. Essais de fatigue. Principes généraux. - NF A 03-400 - 8-83
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