Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Barry THOMAS : Ancien Chef du département Métallurgie structurale - IRSID - Centre de recherche Usinor
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Jean-Hubert SCHMITT : Ingénieur civil des Mines - Docteur ès sciences - Directeur du centre de recherches d’Isbergues - Usinor - Recherche et développement
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans un premier article sur le durcissement des aciers Durcissement des aciers- Mécanismes dans le présent traité, nous avons présenté les principaux mécanismes de durcissement qui s’appliquent à tous les alliages métalliques. La maîtrise s’en est développée au fur et à mesure que nos connaissances se sont affinées. Les applications sont très nombreuses et ont permis le développement de nouvelles familles d’alliages métalliques ayant des caractéristiques adaptées aux conditions de service de plus en plus sévères. Dans le domaine des métaux non ferreux, on connaît en particulier les remarquables propriétés des alliages légers, ainsi que l’amélioration sensible des caractéristiques à chaud des alliages réfractaires à base de nickel.
Le cas des aciers est assez remarquable en ce sens que l’existence de deux variétés allotropiques du fer — l’austénite et la ferrite — permet d’obtenir dans la microstructure divers constituants (ferrite, perlite, bainite, martensite...) qui possèdent des propriétés mécaniques intrinsèques très différentes. En agissant sur la composition et sur les conditions de transformation thermomécanique au cours de la fabrication des pièces en acier, le métallurgiste peut faire varier, dans une large mesure, les proportions relatives des différents constituants majeurs de la microstructure ainsi que leurs morphologies respectives. En outre, à l’aide de certains éléments d’addition, on peut provoquer la précipitation, à l’intérieur des constituants majeurs, de particules de deuxième phase qui contribuent au durcissement global de l’acier.
Dans l’article qui suit, nous examinerons tout d’abord les caractéristiques intrinsèques des principales nuances microstructurales des aciers en ce qui concerne leur limite d’élasticité à des températures voisines de l’ambiante. On donnera ensuite quelques exemples de l’application pratique des différentes méthodes de durcissement en fonction du domaine d’emploi des aciers.
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VERSIONS
- Version courante de févr. 2017 par Thierry IUNG, Jean-Hubert SCHMITT
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Conclusion3. Exemples de durcissement des aciers dans divers domaines d’emploi
De façon générale, en association avec un choix judicieux de la composition de l’acier, le métallurgiste dispose d’une grande diversité de moyens (traitements thermiques, écrouissage, traitements thermomécaniques) pour modifier la microstructure en vue d’un durcissement du métal. Dans ce paragraphe, nous allons examiner successivement l’application de ces techniques à différentes classes d’aciers industriels courants. Notre objectif n’est pas de dresser une liste exhaustive des caractéristiques mécaniques des aciers mais d’illustrer comment les différents mécanismes de durcissement peuvent être utilisés, seuls ou en combinaison, dans les cas concrets.
3.1 Aciers extra-doux pour emboutissage et pour fils doux
Les aciers extra-doux pour emboutissage sont produits sous forme de tôles minces par laminage à froid et recuit. Du point de vue tonnage, ils constituent la classe la plus importante de tous les alliages ferreux. Ces aciers contiennent moins de 0,1 % de carbone en masse et, généralement, de 0,1 à 0,3 % de manganèse. Après recuit, leur microstructure est constituée de grains équiaxes de ferrite avec une quantité très faible de particules de cémentite ou de perlite, ou de carbonitrures pour les nuances au titane ou au niobium.
HAUT DE PAGE
De façon générale, on recherche des aciers ayant une très grande ductilité. La ductilité est d’autant plus grande que le taux de consolidation est important. Dans la pratique, le comportement en traction des aciers est souvent décrit de façon simplifiée par une loi en puissance de type Hollomon :
On recherchera généralement, pour les applications en emboutissage, les valeurs de n (coefficient d’écrouissage) les plus élevées.
le coefficient d’écrouissage n = dlnσ / dlnε est relié au taux de consolidation par la relation n = [ε / σ ][dσ / dε]. Plus la valeur de n est élevée plus la déformation...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MASAMURA (R.A.), HAZZLEDINE (P.M.), PANDE (C.S.) - Acta. metall. mater. - vol 43, no 9, p. 3349-3360 (1998).
-
(2) - THOMAS (B.) dans Lacombe (P.), Baroux (B.) et Beranger (G.) - Les aciers inoxydables. - Les Éditions de Physique, chap. 1.3, 1016 p. (1990).
-
(3) - SLEESWYK (A.) dans Champier (G.) et Saada (G.) - Déformation plastique des métaux et alliages. - Masson, Paris, chap. 9, 317 p. (1968).
-
(4) - SAADA (G.) dans Champier (G.) et Saada (G.) - Déformation plastique des métaux et alliages. - Masson, Paris, chap. 2, 317 p. (1968).
-
(5) - PICKERING (F.B.) - Constitution and properties of steels (Structures et propriétés des aciers). - Materials Science and Technology. vol 7, 824 p. (chapitre 3).
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(6) - ESTRIN (Y.) - Unified Constitutive Laws of Plastic Deformation, - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Texture analysis in materials science
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Aciers d’usage général....
ANNEXES
Références de l’article M 4 341
NARITA (K.) - * - Trans. Iron Steel Inst. Japan 15, p. 140 (1975).
PICKERING (F.B.) - Constitution and properties of Steels (Structures et propriétés des aciers). - Materials Science and Technology. Vol. 7, chap. 3.
SHEWMON (P.G.) - Transformations in metals (Transformations dans les métaux). - 394 p. McGraw-Hill, New York (chapitre 6).
ASHBY (M.F.) - JONES (D.R.H.) - Matériaux. - Tome 2 Dunod, chap. 11, 365 p. (1991).
CONSTANT (A.) - HENRY (G.) - CHARBONNIER (J.C.) - Les principes de base des traitements thermiques, thermomécanique et thermochimiques des aciers. - PYC Édition, chap. 4, 325 p. (1992).
BAIRD (J.D.) - The effects of strain-ageing due to interstitiels solutes on the mechanical properties of metals (Les effets de vieillissement dus aux solutés d’insertion sur les propriétés mécaniques des métaux). - Metall. Rev. 16, p. 1-18 (1971).
DAVIES (R.G.) - Influence of martensite composition and content on the properties of dual-phase steels (Influence de la composition de la martensite et de sa teneur sur les propriétés des aciers dual-phase). - Metall. Trans. 9A, p. 671-679 (1978).
Ouvrages généraux
Dislocations et déformation plastique
FRIEDEL (J.) - Dislocations (Les dislocations). - Pergammon Press, Oxford, 491 p. (1964).
HIRTH (J.P.) - LOTHE (J.) - Theory of dislocations (La théorie des dislocations). - McGraw-Hill, New York, 780 p. (1968).
CHAMPIER G. - SAADA G - Déformation plastique des métaux et alliages. - Masson, Paris, 317 p. (1968).
PINEAU (A.) - FRANÇOIS (D.) - ZAOUI (A.) - Comportement mécanique des matériaux. - Éditions Hermes Paris, 2 tomes, 504 + 494 p. (1996).
Durcissement des métaux
KELLY (A.) - NICHOLSON (R.B.) - Strengthening methods in cristals (Méthodes de durcissement des cristaux). - Applied Science Publishing, Grande-Bretagne, 627 p. (1971).
KELLY...
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