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Auteur(s)
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Yves POURPRIX : Chef de service Direction des matériaux et technologie de PSA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Rédiger un guide de choix des traitements thermiques des métaux ferreux pour l’automobile est une opération délicate pour plusieurs raisons :
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d’abord parce qu’il n’y a pas une solution technique à une fonction mais souvent plusieurs qui sont concurrentes ;
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ensuite parce que les choix dépendent souvent du contexte industriel (moyens en place, politique d’investissements, gestion des flux, problèmes d’environnement...) ;
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enfin parce que les cahiers des charges d’une fonction ou d’un organe évoluent très vite, de même d’ailleurs que l’offre en matière de solutions techniques.
Nous ferons donc tout d’abord un tour d’horizon assez approfondi du contexte automobile en abordant l’entité véhicule, ses principaux organes mécaniques, leurs exigences fonctionnelles et enfin le contexte industriel.
Cette approche permettra dans une seconde partie d’aborder les solutions en termes de technologies et de propriétés fonctionnelles, de comparer les procédés et d’évoquer les tendances pour le proche avenir.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de mars 2008 par Michel GANTOIS, Yves POURPRIX
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Critères industriels de choix des traitements thermiques3. Solutions apportées par le traitement thermique
3.1 Pièces travaillant en fatigue
Il convient de bien connaître le mode de sollicitation : on s’orientera plus volontiers vers des traitements dans la masse pour répondre à des exigences de type traction-compression, vers des traitements dans la masse ou des traitements épais lors de sollicitations en torsion et vers des traitements superficiels pour les pièces travaillant en flexion.
HAUT DE PAGE3.1.1 Pièces sollicitées en traction-compression
Dans l’absolu, et pour les aciers, il existe une assez bonne corrélation entre dureté et tenue en fatigue : on choisira donc le matériau en fonction du niveau de chargement et des autres contraintes liées à l’élaboration du produit : usinabilité, tenue au choc.
Le savoir faire actuel dans le domaine de l’usinage en grande série des aciers limite 1 000 MPa la résistance des pièces traitées sur brut, c’est-à-dire à une limite de fatigue
500 MPa. Au-delà, il faudra traiter après usinage, ce qui est de moins en moins compatible avec les lignes de mécanique modernes, qui travaillent en flux tendu, et ce qui est d’ailleurs rendu difficile par les problèmes de déformation.
Il faut ajouter, que lorsqu’il s’agit de pièces dont les parties brutes sont sollicitées, la tenue en fatigue ne suit plus la dureté car le matériau devient de plus en plus sensible aux défauts de surface comme l’indique la courbe figure .
On trouve donc dans cette catégorie les aciers au carbone ou faiblement alliés trempés et revenus :
C48, 38 à 48Cr2, 20Mn5, 20MnCr5, 35Cr4, 35CrMo4 ou des nuances au bore : 20MB5 à 38MB5.
Ces nuances se retrouvent pour les pièces telles que bielles, triangles de suspension, moyeux, biellettes et surtout visseries.
D’une façon générale on tendra à privilégier les solutions :
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peu sensibles aux tapures de trempe : donc des bas carbone, sauf si la pièce nécessite en plus un durcissement local par traitement par induction ;
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compatibles avec des fluides de trempe...
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