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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Lire l’articleAuteur(s)
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Yves COMBRES : Ingénieur Civil des Mines, Docteur en Science et Génie des Matériaux - Ingénieur de Recherches à CEZUS
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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.
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MOTS-CLÉS
métallurgie aéronautique médical automobile chimie micrographie essais mécaniques traitement thermique
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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Traitements d’adoucissement4. Traitements de durcissement
Le premier objectif recherché (principalement pour un gain de masse à même résistance) est l’augmentation des caractéristiques mécaniques. Les traitements thermiques vont trouver là leur domaine de prédilection, d’autant plus qu’ils s’appliqueront à un alliage riche en éléments stabilisant la phase β .
De façon classique, ils comprennent un chauffage, suivi d’une trempe, puis un revenu (tableau ci-contre). Certains traitements particuliers seront décrits ultérieurement .
4.1 Chauffage avant trempe et revenu (mise en solution)
Le durcissement que l’on obtient lors du revenu dépend essentiellement de la quantité et de l’instabilité des phases β et/ou α’ présentes après trempe. Pour un alliage donné, cela dépend donc du cycle thermique suivi, c’est-à-dire, d’une part, du temps et de la température de maintien avant trempe, d’autre part, de la cinétique de refroidissement ; celle-ci est à son tour fonction de la taille et de la forme des produits à tremper et du mode de trempe utilisé (fluide de refroidissement, temps morts, agitation, etc.).
Plusieurs paramètres doivent donc faire l’objet d’un choix :
-
les conditions de mise en solution (température, temps) ;
-
la cinétique de refroidissement (temps de transfert et milieu de trempe).
4.1.1 Température de maintien avant trempe
On a vu que, sauf pour les alliages β, la trempe était effectuée à partir du domaine α + β pour obtenir de bonnes caractéristiques de ductilité (hérédité structurale). De façon générale, les conditions opératoires sont fixées...
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