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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 - Ingénieur-Conseil Métallurgie et Aciers - Ancien directeur de l’OTUA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Comme il a été indiqué dans l’article des Techniques de l’Ingénieur Aciers. Généralités [62], le principal facteur de durcissement du fer est, en pratique, la précipitation de carbures (ce qui implique l’addition de carbone au fer et donc la fabrication d’acier), carbures qui peuvent être des carbures :
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de fer, ce qui est le cas des aciers non alliés ;
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d’éléments d’alliage carburigènes introduits dans le fer, cas qui correspondent à certains aciers alliés.
Ces notions conduisent à la nécessité de « conditionner » correctement la précipitation des carbures, c’est-à-dire de provoquer leur formation au sein des grains de fer en leur donnant une taille la plus proche de la taille optimale [63]. D’un point de vue général, ce résultat est obtenu, pour nombre de métaux, par des opérations de traitement thermique qui provoquent des transformations structurales que l’on peut schématiser comme suit :
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la mise en solution des précipités par chauffage à une température suffisamment élevée (fonction de la composition de l’alliage et des conditions d’équilibre) ; en effet, ces précipités sont généralement trop grossiers à l’état brut de solidification ;
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le refroidissement rapide pour empêcher la précipitation et maintenir donc l’alliage à l’état sursaturé à la température ambiante (cela pour éviter les hétérogénéités qu’apporterait le fait qu’un refroidissement, quel qu’il soit, n’est pas uniforme dans toute la section d’un morceau de métal ; les conditions de germination et de croissance des précipités sont alors différentes d’un point à un autre) ;
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le réchauffage contrôlé pour provoquer la précipitation optimale.
Il est donc indispensable de connaître, dans ces conditions, le comportement d’un alliage durcissable par précipitation et donc d’étudier ses transformations.
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- Version archivée 1 de janv. 1980 par Guy MURRY
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4. Deux notions importantes : trempabilité et capacité de durcissement de l’acier
Les conditions dans lesquelles la transformation γ → α se déroule permettent la formation de constituants différents qui confèrent à l’acier des propriétés pouvant varier dans de très larges intervalles. On peut donc, en modifiant ces conditions, faire évoluer, selon les besoins, les caractéristiques de résistance mécanique de l’acier en agissant sur son durcissement.
La limite supérieure des possibilités de durcissement de l’acier est définie par sa capacité de durcissement, valeur maximale du durcissement que l’on peut obtenir à l’état martensitique. Elle est directement liée à la quantité de carbone dissous dans l’austénite avant sa transformation (figure ). Il s’agit ici d’une caractéristique intrinsèque de l’acier.
Mais dans la pratique, on doit prendre en compte un critère de faisabilité relatif à ce durcissement maximal, critère qui situe les possibilités d’obtention de la structure martensitique, par rapport aux conditions technologiques dans lesquelles peut être réalisée la transformation γ → α (c’est-à-dire par rapport aux moyens industriels de refroidissement). C’est la trempabilité ; aptitude d’un acier à subir la transformation martensitique (ou bainitique).
Un acier est dit d’autant plus trempant que :
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en conditions isothermes, les transformations perlitique et bainitique se développent après des temps d’incubation plus longs ;
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en conditions anisothermes, les lois de refroidissement critiques pour la transformation martensitique ou bainitique correspondent à des refroidissements moins rapides.
On voit que cette notion de trempabilité ne définit pas une propriété intrinsèque de l’acier car elle prend en compte les possibilités technologiques qu’offrent les moyens de traitement thermique. Ce qui a été dit de la transformation γ → α montre par ailleurs que la trempabilité va dépendre de la composition chimique du métal et des conditions d’austénitisation.
Cette situation complexe face à un problème très important a conduit les chercheurs à tenter de proposer une quantification de la relation liant la trempabilité aux paramètres métallurgiques définissant l’état austénitique, à savoir la composition chimique de l’austénite et la grosseur de ses grains. Nous allons évoquer...
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NORMES
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Valeurs de convention dureté-résistance à la traction de l’acier - NF A 03-173 - 11-84
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Essai de trempabilité Jominy - NF A 04-303 - 06-79
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Les transformations des aciers ainsi que leurs traitements thermiques font l’objet de très nombreuses publications dont il n’est pas possible de dresser ici une liste complète.
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(2) - * - Dans cette bibliographie, nous avons essentiellement retenu les références qui correspondent à des documents qui complètent l’article.
-
(3) - * - Metals Handbook, vol. 8, American Society for Metals.
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(4) - * - Metals Reference Book, C.J. SMITHELLS. – Butterworths
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(5) - ORLICH (J.) - Beschreibung der Austenitisierungsvorgange unlegiertier und legierter Stahle bein Induktiver Schnellerwarmung. - 196 p. (45 ref.), 1971, Technischen Universitat Berlin.
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(6) - ORLICH (J.), ROSE (A.), WIEST (P.) - Atlas zur Warmebehandlung der Stahle, - vol. 3, 1973, Verlag Stahleisen MBH, Düsseldorf.
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ANNEXES
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