Bibliographie & annexes
Présentation
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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Éléments d’alliage présents dans les aciers4. Durcissement et changements d’états structuraux du fer
Le principal facteur de durcissement du fer est, en pratique, la précipitation de carbures du fer ou des éléments carburigènes contenus dans l’acier.
Cette possibilité est offerte par les changements d’état cristallographique du fer qui s’accompagnent de variations importantes de solubilité du carbone. En effet, si l’on considère le diagramme Fe/ C (figure 1), on constate qu’à l’état solide :
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à hautes températures le réseau cristallin du fer est cubique à faces centrées (fer γ ) et la solubilité du carbone peut alors atteindre 2 % en masse ;
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à basses températures le réseau cristallin du fer est cubique centré (fer α) et la solubilité du carbone est alors très faible (elle ne dépasse pas 0,02 %).
Les transformations allotropiques (article Transformations dans les aciers [M 1 115] dans ce traité) s’accompagnent donc d’évolutions de l’état du carbone.
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Au cours d’un refroidissement relativement lent, l’acier se transforme partiellement ou totalement en perlite. Celle-ci est un agrégat (pseudoeutectoïde) de grains relativement fins (d’autant plus que le refroidissement est moins lent) de ferrite et de carbures (de fer Fe3C ou des éléments carburigènes tels Cr, Mo, V, Nb, W, T i...). Sa teneur massique moyenne en carbone correspond à la limite de solubilité du carbone dans le fer γ au moment de sa formation. Les grains de ferrite qui la constituent ne sont généralement pas durcis par un précipité et ont donc des caractéristiques de résistance faibles ; leurs performances en ce domaine sont améliorées par leur petite taille et peuvent l’être aussi par effet de solution solide dû à des éléments d’alliage. Les grains de carbure sont, eux, très durs (un des moins durs, la cémentite Fe3C, atteint cependant 800 à 1 200 HV...
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Durcissement et changements d’états structuraux du fer
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.
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(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
-
Définition et classification des aciers. Indice de classement A 02-025. - NF EN 10020 - 6-89
-
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
-
Produits sidérurgiques. Valeurs de conversion dureté-résistance à la traction de l’acier. - A 03-173 - 11-84
-
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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