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RÉSUMÉ
L’objet de cet article est d’aider au choix des traitements thermiques des métaux ferreux pour l’automobile. Cette tâche est délicate car plusieurs solutions techniques existent. De plus, le contexte industriel changeant (moyens à disposition, gestion des flux, environnement…), ainsi que les cahiers des charges en perpétuelle évolution compliquent également cette approche. Tout d'abord, l’entité véhicule est largement détaillée, de même que les exigences fonctionnelles de ses pièces mécaniques. Les solutions apportées par le traitement thermique en termes de technologies et de propriétés fonctionnelles sont abordées ensuite, permettant de comparer les procédés et d’aider aux choix final.
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Michel GANTOIS : Professeur à l'École nationale supérieure des mines et à l'École européenne d'ingénieur en génie des matériaux, Nancy
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Yves POURPRIX : Chef de service Direction des matériaux et technologie de PSA
INTRODUCTION
Rédiger un guide de choix des traitements thermiques des métaux ferreux pour l'automobile est une opération délicate pour plusieurs raisons :
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d'abord parce qu'il n'y a pas une solution technique à une fonction mais souvent plusieurs qui sont concurrentes ;
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ensuite parce que les choix dépendent souvent du contexte industriel (moyens en place, politique d'investissements, gestion des flux, problèmes d'environnement…) ;
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enfin parce que les cahiers des charges d'une fonction ou d'un organe évoluent très vite, de même d'ailleurs que l'offre en matière de solutions techniques.
Nous ferons donc tout d'abord un tour d'horizon assez approfondi du contexte automobile en abordant l'entité véhicule, ses principaux organes mécaniques, leurs exigences fonctionnelles et enfin le contexte industriel.
Cette approche permettra dans une seconde partie d'aborder les solutions en termes de technologies et de propriétés fonctionnelles, de comparer les procédés et d'évoquer les tendances pour le proche avenir.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1996 par Yves POURPRIX
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5. Principales applications industrielles
5.1 Traitements dans la masse
Ces opérations sont destinées à donner un état de référence soit pour les opérations ultérieures, soit parfois pour l'utilisation finale.
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Pour les aciers
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On effectue dans certains cas, chez l'aciériste un recuit d'adoucissement pour que la barre soit cisaillable à froid : c'est surtout le cas pour les barres de petites dimensions en acier faiblement allié à refroidissement trop rapide.
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Le développement du forgeage à froid peut imposer également des opérations de globulisation, assez coûteuses. On recherche généralement soit l'utilisation d'acier à carbone assez bas, soit l'optimisation de la gamme de forgeage, et notamment le mi-chaud, pour éviter cette opération, qui a, de plus, un effet néfaste sur les traitements ultérieurs, particulièrement l'induction où le cycle rapide ne permet pas le remise en solution complète des carbures.
En forge à chaud, l'utilisation des recuits permet :
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d'assurer une structure d'usinage reproductible (normalisation pour les aciers au carbone, recuit isotherme pour les aciers faiblement alliés) ;
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d'assurer une structure initiale reproductible pour les traitements ultérieurs (et particulièrement l'induction où la marque de la structure initiale est déterminante) ;
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d'assurer des caractéristiques d'emploi.
Les objectifs de flux tendus développés au paragraphe , la maîtrise de la thermique du forgeage, l'utilisation de nuances à dispersoïdes ou avec addition de Ti, la bonne connaissance des lois métallurgiques appuyées sur une modélisation de plus en plus précise permettent maintenant de remplacer progressivement les recuits par des refroidissements directs (figure 10).
Outre les avantages industriels déjà évoqués, ils permettent, par leurs caractères unitaires, d'assurer une bonne reproductibilité des résultats métallurgiques.
On sera amené, selon la masse des pièces, la nuance d'acier et les caractéristiques demandées :
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soit à utiliser un simple refroidissement naturel :...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DANG VAN (K.) - Comportement à la fatigue des métaux - . Sciences et Techniques de l'Armement Mémorial de l'artillerie française, 1er fasc. p. 113-116 (1973).
-
(2) - BARRALIS (J.), CASTEX (L.), MAEDER (G.) - Précontraintes et traitements superficiels - . [M 1 180]. Traité Matériaux métalliques (1999).
-
(3) - GHIGLIONE (D.), LEROUX (C.), TOURNIER (C.) - Nitruration, nitrocarburation et dérivés - . [M 1 227]. Traité Matériaux métalliques (1996).
-
(4) - MURRY (G.) - Transformation dans les aciers - . [M 1 115]. Traité Matériaux métalliques (1998).
-
(5) - COPPIN (P.), LHOTE (B.) - Atmosphères de traitement thermique - . [M 1 220]. Traité Matériaux métalliques (2000).
-
(6) - DULCY (J.), GANTOIS (M.) - Théorie...
ANNEXES
Traitements directs
MULOT (A.), MAUVEAUX, ORTOLLAND - Possibilités offertes par l'utilisation d'aciers adaptés aux traitements thermiques dans la chaude de forge - . Rev. de Traitements thermiques no 206, p. 61 (1986).
HAUT DE PAGE2.1 Traitements thermiques et mécaniques
B15 2240 (Janv. 02), Traitements mécaniques. Grenaillage de renforcement
B15 2150 (Sept. 02), Traitements thermiques. Trempe superficielle
B15 2220 (Oct. 97), Traitements thermochimiques. Cémentation. Carbonitruration
B15 2240 (Janv. 97), Traitements thermiques. Nitruration
B15 2330 (Fév....
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