Présentation

Article

1 - INTÉRÊT DES TRAITEMENTS SUPERFICIELS

2 - DÉFINITION ET ORIGINE DES CONTRAINTES RÉSIDUELLES

3 - PRÉCONTRAINTES ET TRAITEMENTS SUPERFICIELS

4 - RELAXATION ET STABILITÉ DES CONTRAINTES RÉSIDUELLES

5 - DÉTERMINATION DES CONTRAINTES RÉSIDUELLES DANS LES COUCHES SUPERFICIELLES

6 - CONCLUSIONS

Article de référence | Réf : M1180 v2

Détermination des contraintes résiduelles dans les couches superficielles
Précontraintes et traitements superficiels

Auteur(s) : Jean BARRALIS, Louis CASTEX, Gérard MAEDER

Date de publication : 10 déc. 1999

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Jean BARRALIS : Professeur Honoraire à l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers d’Aix-en-Provence

  • Louis CASTEX : Professeur des Universités à l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers de Paris

  • Gérard MAEDER : Directeur Ingénierie des Matériaux, Renault

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Pour améliorer la tenue en service d’une pièce métallique soumise à des sollicitations mécaniques globales, en particulier cycliques ou à des actions de contact locales, associées éventuellement à un environnement hostile, plusieurs démarches sont possibles.

La première consiste à changer les conditions de fonctionnement en modifiant le chargement et/ou le milieu. Cette approche conduit à la conception d’une nouvelle pièce ou d’un nouvel ensemble avec le risque de ne pouvoir éliminer tous les problèmes à l’origine de sa faible longévité. Une telle attitude peut se révéler économiquement irrecevable.

La deuxième consiste à rechercher un matériau mieux adapté aux sollicitations et au milieu. Il n’y a pas dans ce cas de nouvelle étude de la pièce, le coût est donc réduit, mais de nouveaux problèmes peuvent apparaître. Par exemple, en améliorant la limite d’endurance on peut dégrader d’autres propriétés comme la résistance au choc ou la déformabilité.

La troisième qui paraît la plus sage et in fine la moins coûteuse, consiste à améliorer les propriétés locales du matériau par mise en précontrainte de compression des zones les plus sollicitées c’est-à-dire, le plus souvent, les couches superficielles de la pièce. En outre, dans beaucoup de cas, l’introduction de contraintes résiduelles de compression superficielles est associée à une augmentation de la dureté et de la limite d’endurance du matériau ce qui justifie d’autant plus une telle approche.

Tout le problème réside dans le choix du procédé le mieux adapté et le plus efficace à long terme.

L’amélioration des propriétés des zones superficielles des pièces est donc un moyen curatif permettant de se prémunir contre les effets néfastes d’une surcharge au sens large du terme.

Peu à peu, du fait d’une grande maîtrise des traitements superficiels et de leur coût global, une nouvelle tendance se confirme et se répand dans la pratique industrielle : l’intégration des traitements superficiels dans la conception des pièces.

En effet, ces traitements permettent souvent de remplacer, avec profit, d’un point de vue aussi bien mécanique qu’économique, un matériau noble ou difficile à élaborer par un alliage moins riche en éléments d’alliage moins coûteux ou plus simple à obtenir.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-m1180


Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

5. Détermination des contraintes résiduelles dans les couches superficielles

5.1 Méthodes de calcul

La prévision des contraintes résiduelles générées par les divers traitements thermiques superficiels fait actuellement partie de nombre de logiciels de conception et de production assistées par ordi-nateur. La figure  présente un synoptique des modèles habituellement mis en œuvre dans le cas des traitements de durcissement par trempe après cémentation et après carbonitruration. Ils comprennent quatre étapes.

  • La première étape consiste à déterminer le champ thermique transitoire dans la pièce en utilisant le plus souvent un algorithme d’éléments finis pour la résolution de l’équation de la conduction thermique et en tenant compte des conditions aux limites imposées par le milieu de trempe. Dans l’équation de la conduction thermique :

    Le terme représente la puissance thermique volumique associée aux diverses transformations de phase. Ce terme de couplage rend le champ thermique dépendant des transformations métallurgiques. En outre, les propriétés thermophysiques du matériau évoluent en fonction de la température et du déroulement de ces transformations. Un certain nombre d’approximations est cependant possible dans ce cas particulier permettant de dissocier le champ thermique et de le considérer comme pratiquement indépendant.

  • La deuxième étape consiste à déterminer les transformations de l’acier en condition d’équilibre et en condition de refroidissement avec paliers isothermes par établissement des diagrammes de phases à l’équilibre et des diagrammes TTT (transformation temps température) isothermes en prenant en compte les profils de distribution du carbone et éventuellement de l’azote dans la couche cémentée ou carbonitrurée. Ces profils sont déterminés expérimentalement ou calculés à partir de modèles indépendants.

    La mise à disposition dans le commerce de logiciels généraux comme Thermocalc® et Ditarc facilite grandement cette...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Détermination des contraintes résiduelles dans les couches superficielles
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BRENT DANE (C.), HACKEL (L.A.), DALY (J.), HAMSON (J.) -   Shot peening with lasers.  -  Adv. Mat. and Process, vol. 153, n 5, p. 37-38, mai 1998.

  • (2) - HORNBACH (D.J.), PREVEY (P.S.), MASON (P.W.) -   Residual stresses and hardness disbributions in induction hardened gears.  -  Proceedings of the Int. Conf. On Induction hardened gears and critical components. 15-17 mai 1995, Indianapolis, Indiana.

  • (3) - ION (J.C.), SHERCLIFF (H.R.), ASHBY (M.F.) -   Diagrams for laser materials processing.  -  Acta Metall. Mater., vol. 40, n 7, p. 1539-1551, 1992.

  • (4) - MIGLIORE (L.R.) -   Heat treating with lasers.  -  Adv. Mat. and Process, vol. 154, n 2, pp. H25-H29, août 1998.

  • (5) - St PIERRE (J.) -   Vacuum carburizing.  -  ASM Handbook, vol. 4, Heat treating, 10th edition, 1991.

  • (6) - SUN (Y.), BELL (T.) -   A numerical model of plasma nitriding of low alloys steels.  -  Mat....

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • Calcul des structures. Théorie de la plasticité.

  • Base de calcul des enceintes sous pression.

NORMES

  • Série aérospatiale. Pièces métalliques. Mise en contrainte de compression superficielle. Billes d’acier, billes de verre et billes de céramique (grenailles) (remplace NF L 06-831, février 1990). - NF L 06-831 - 12-95

  • Aéronautique et espace. Grenaillage destiné à la mise en contrainte de compression superficielle de pièces métalliques. - NF L 06-832 - 12-98

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS