Durcissement des aciers - Aciers ferritiques, perlitiques, bainitiques et martensitiques

Différents mécanismes de durcissement permettent d’accroître le niveau de contrainte nécessaire à la déformation plastique des alliages métalliques. La plupart de ces mécanismes sont fondés sur le déplacement des dislocations dans le réseau cristallin et sur leurs interactions avec différents éléments de la microstructure  [M 4 340] . Les aciers illustrent de façon très éclairante les différentes voies pour développer diverses microstructures conduisant à une amélioration des propriétés mécaniques, c’est-à-dire une augmentation de la limite d’élasticité, de la résistance maximale à la traction ou de la dureté. Plusieurs forces motrices ont conduit à la nécessité d’augmenter la résistance des aciers, comme, par exemple, l’allègement à performance équivalente avec une taille (épaisseur) des structures plus faible, ou la sécurité, ou encore l’amélioration de la tenue en service des structures. Ces différents objectifs peuvent se combiner.

Parallèlement à l’augmentation de résistance, il est important de conserver, voire d’améliorer, les autres propriétés d’usage comme la ductilité (aptitude d’un matériau à subir une déformation plastique sans se rompre) ou la ténacité (aptitude d’un matériau à résister à la rupture en présence de fissure). Ceci reste un challenge pour le développement des aciers car un accroissement de la résistance s’accompagne généralement d’une chute de la ductilité.

Cet article se concentre sur les liens entre microstructure et résistance mécanique dans le cas où le constituant majeur de l’acier est ferritique, perlitique, bainitique ou martensitique. Le lecteur intéressé par les propriétés d’autres familles d’aciers peut utilement consulter l’article consacré aux aciers austénitiques et multiphasés  [M 4 342] . Dans un premier temps, sont présentés les différents constituants pouvant être présents dans les aciers et leurs caractéristiques mécaniques....