Présentation
Auteur(s)
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Frank MONTHEILLET : Ingénieur civil des Mines, docteur ès sciences - Directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) - Responsable de l’équipe Rhéologie globale et locale des matériauxÉcole des mines de Saint‐Étienne - Centre science des matériaux et des structures - URA CNRS 1884, Laboratoire microstructures et mise en forme
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Lire l’articleINTRODUCTION
La métallurgie est l’une des composantes de l’ensemble pluridisciplinaire appelé science des matériaux. Contrairement à la mécanique des milieux continus, qui traite les problèmes de mise en forme en considérant le matériau comme une « boîte noire » homogène, elle a pour objectif l’étude de la structure interne du métal, de l’évolution de cette structure au cours de la mise en forme et des relations entre la structure finale et les caractéristiques d’emploi du produit obtenu. Bien que le terme métallurgie soit resté longtemps attaché à une discipline essentiellement expérimentale, celle‐ci utilise de plus en plus de notions et de formalismes mathématiques, issus de la physique et de la chimie du solide, de la thermodynamique et de la mécanique. Cette dernière interaction entre métallurgie et mécanique est particulièrement marquée en mise en forme, à tel point que, dans ce domaine, l’ancienne frontière qui les sépare est parfois très floue.
Le présent article sera consacré à la mise en forme par déformation plastique, à l’exclusion des procédés impliquant un enlèvement de matière (usinage) et des divers types d’assemblage (soudure, collage, etc.). D’autre part, les problèmes relevant de la tribologie (frottement et lubrification, usure) ou de la thermique (auto‐échauffement, transferts de chaleur métal-outil), d’une importance considérable dans l’analyse de la plupart des procédés, feront l’objet d’articles séparés [34] et [35].
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1981 par Frank MONTHEILLET
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Généralités3. Mise en forme à chaud
La mise en forme à chaud occupe une place très importante dans les cycles industriels de fabrication : presque toutes les pièces métalliques commencent par subir une ou plusieurs déformations à chaud. Certaines sont utilisées telles quelles (tôles fortes, rails et profilés, pièces matricées), et c’est donc la déformation à chaud qui fixe leur structure et leurs propriétés d’emploi. La plupart sont ensuite déformées à froid et, dans ce cas, les transformations de structure (ou de texture) résultant de la déformation à chaud peuvent modifier les conditions de cette seconde série d’opérations. Dans certains matériaux possédant une forte mémoire structurale, comme les alliages de titane, elles peuvent subsister en plus ou moins grande proportion jusqu’au niveau du produit fini. Enfin, les opérations de mise en forme à chaud permettent d’agir sur l’architecture du matériau ; elles sont alors qualifiées de traitements thermomécaniques (cf. § 1.1).
3.1 Deux grands types de comportement
L’examen des relations entre contrainte d’écoulement et déformation équivalente (lois de comportement unidimensionnelles) obtenues à vitesse de déformation et température constantes, permet de distinguer deux types de métaux ou alliages métalliques :
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Dans les matériaux à forte énergie de défaut d’empilement, soit quelques 10–1 J /m2 (aluminium, fer α, titane β, aciers ferritiques), la courbe
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présente d’abord un domaine d’écrouissage, puis un maximum relativement peu accentué, suivi d’un lent adoucissement conduisant à un domaine stationnaire, dans lequel la contrainte d’écoulement reste constante (figure 10a...
présente d’abord un domaine d’écrouissage, puis un maximum relativement peu accentué, suivi d’un lent adoucissement conduisant à un domaine stationnaire, dans lequel la contrainte d’écoulement reste constante (figure
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