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NOTE DE L'ÉDITEUR
La partie 4 de la norme NF EN 13674-4+A1 de janvier 2010 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 13674-4 (F50-201-4) : Applications ferroviaires - Voie - Rails - Partie 4 : rails Vignole de masse comprise entre 27 kg/m et 46 kg/m, 46 kg/m non compris (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2001 (Février 2020).
Auteur(s)
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Marc GRUMBACH : Ingénieur civil des Mines
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les aciers d’usage général sont utilisés dans la plupart des applications courantes.
Malgré la grande diversité des utilisations de ces aciers dans tous les domaines industriels, de la construction aux transports mais aussi de l’électroménager à l’emballage, on retrouve un ensemble de caractéristiques communes à tous ces produits dont la plus importante est d’être livrés « prêts à l’emploi », cas contraire de celui des aciers de traitement thermique qui obtiennent leurs caractéristiques chez l’utilisateur. De ce fait, les critères de choix des nuances et des qualités sont essentiellement basés sur les propriétés mécaniques et non sur la composition chimique.
L’évolution des aciers d’usage général se présente de façon différente suivant les domaines d’utilisation. Des progrès considérables dans l’élaboration de l’acier ont été obtenus.
Sous la pression des exigences des utilisateurs, il existe des grandes tendances d’évolution des propriétés comme l’allégement, la soudabilité et la durabilité avec essentiellement la protection contre la corrosion.
La notion d’aciers d’usage général est un peu vague et ne s’affirme vraiment que par opposition aux aciers spéciaux, au moins dans la majorité des cas ; parmi les aciers spéciaux, on note essentiellement les aciers inoxydables, les aciers pour construction mécanique, les tôles magnétiques et les aciers à outils. Il est clair que la plupart de ces nuances, sauf les aciers inoxydables, nécessitent un traitement thermique chez l’utilisateur.
Dans ce premier article [M 4 515], nous traiterons de la classification et de la métallurgie des aciers d’usage général. Dans un deuxième article Aciers d’usage général. Propriétés et produits, nous étudierons leurs propriétés, les principaux produits, le choix des nuances et des qualités.
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VERSIONS
- Version courante de août 2015 par Marc GRUMBACH
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Classification3. Bases métallurgiques
Les propriétés des aciers dépendent de plusieurs facteurs : de leur structure cristallographique, c’est-à-dire des phases en présence, mais également de la teneur de ces phases en éléments interstitiels ou de substitution et enfin d’un effet de taille des constituants. La nature des phases, leur proportion et leur dimension dépendent des conditions de transformation de phases qui sont fonction également de la composition chimique. D’autres phénomènes sont également importants comme la recristallisation après déformation et la précipitation.
Ces interactions complexes font qu’il n’est pas raisonnable de compter sur des relations simples et linéaires entre les propriétés et la composition chimique ; néanmoins, de telles relations sont parfois utilisées pour fixer des ordres de grandeur. Il faut donc aborder l’influence des éléments par deux facteurs : l’effet structural et l’effet de la composition, même si c’est l’effet global qui est souvent montré.
Du fait que les aciers de base contiennent de moins en moins d’impuretés et peu d’éléments d’alliage avec une grande proportion d’aciers à bas carbone ou ultra-bas carbone, leurs propriétés sont surtout déterminées par leurs microstructures. On va donc d’abord examiner l’aspect microstucture avant de passer en revue l’action des éléments.
3.1 Structures
En ce qui concerne les nuances considérées dans ce texte, les principales phases sont la ferrite, la perlite et la cémentite, et plus rarement la bainite et la martensite. Il faut y ajouter les précipités, les inclusions et éventuellement l’austénite résiduelle.
La très grande majorité des aciers d’usage général sont à base de ferrite ou de ferrite-perlite, mais l’introduction de nuances trempées ou trempées revenues se fait plus fréquente.
Toutes ces structures se forment en cours de fabrication à partir d’austénite phase stable à haute température et de la transformation γ ® α qui se produit au moins une fois au cours du refroidissement qui suit le laminage à chaud. Pour certaines nuances, des réchauffages permettent de revenir en phase γ avant un dernier changement pour finir en phase α (normalisation ou trempe).
Un développement plus original qui touche surtout les tôles minces concerne le durcissement de la ferrite par une proportion...
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