Présentation
RÉSUMÉ
Les principes de base de la métallurgie des alliages de titane sont présentés, avec les différentes classes d'alliages et les évolutions statiques des diverses phases en présence. Positionnant les traitements thermiques dans la mise en oeuvre des produits, cet article couvre les aspects fondamentaux qui gèrent les traitements d'adoucissement et de durcissement. Les moyens de favoriser plus spécifiquement une propriété particulière sont mis en évidence et les pratiques industrielles sont présentées.
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The basic principles of the metallurgy of titanium alloys are presented with the different classes of alloys and the static evolutions of the various phases. This article presents heat treatments in the implementation of products and covers the fundamental aspects which rule softening and hardening treatments. The means in which to, more specifically, favor a particular property is highlighted and industrial practices presented.
Auteur(s)
-
Yves COMBRES : Ingénieur Civil des Mines, Docteur en Science et Génie des Matériaux - Ingénieur de Recherches à CEZUS
-
Bernard CHAMPIN : Ingénieur Civil des Mines, Docteur ès Sciences - Directeur Recherches et Développement à CEZUS
INTRODUCTION
L’élément titane, Ti dans la classification périodique des éléments, a été découvert en 1790. Cependant, la difficulté de sa métallurgie extractive n’a permis un démarrage industriel que dans les années 50. Le titane et ses alliages présentent des caractéristiques attrayantes (densité faible, bonne tenue à la corrosion, caractéristiques mécaniques élevées, transformation par les procédés conventionnels, amagnétisme...).
Le titane et ses alliages sont principalement utilisés dans les industries chimiques et aéronautiques. Ils ont aussi d’importantes applications dans le secteur médical à cause de la biocompatibilité et des modules d’Young pouvant être assez bas (70 GPa) et assez proches de celui des tissus osseux. Dans les étapes de mise en œuvre du titane et de ses alliages les traitements thermiques tiennent une place tout à fait prépondérante.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
métallurgie aéronautique médical automobile chimie micrographie essais mécaniques traitement thermique
KEYWORDS
metallurgy | aeronautics | medicals | automotive | chemicals | micrography | mechanical tests | heat treatment
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1983 par Bernard CHAMPIN, Bernard DE GÉLAS
- Version courante de mars 2013 par Yves COMBRES
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusion7. Précautions à prendre lors des traitements thermiques
Il n’est pas possible de terminer cette étude sans passer en revue les précautions liées à la conception des traitements thermiques des alliages de titane et les précautions à prendre pour les minimiser, sinon les éliminer.
Elles sont de quatre ordres :
-
l’homogénéisation des pièces ;
-
les déformations, en liaison avec la mauvaise conductivité du métal et son faible module d’élasticité (cf. article Propriétés du titane et de ses alliages [36]) ;
-
la contamination liée à la forte réactivité du titane vis-à-vis de l’atmosphère ;
-
les fragilisations spécifiques au titane.
Pour lutter efficacement, il faut disposer de fours précis non polluants et souples (possibilités de trempes rapides en particulier).
7.1 Paramètres thermophysiques
Ce sont les paramètres qui conditionnent l’équation de la chaleur dans le matériau. Il s’agit de la capacité thermique massique, de la conductivité thermique et de l’émissivité. Les évolutions de ces trois paramètres en fonction de la température sont données sur la figure )
On constate qu’en moyenne la conductivité thermique massique pour le titane est environ quatre fois plus faible que pour le fer [60 W / (m · K)], 12 fois plus faible que pour l’aluminium [200 W / (m · K)] et 23 fois plus faible que pour le cuivre [340 W / (m · K)].
En particulier, au cours des traitements thermiques, si la surface du produit est apparemment à la température voulue, il peut en être autrement à cœur. Il faut se garder de ne considérer que la température de surface et calculer le temps requis en four pour atteindre l’homogénéité (cf. § ).
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