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RÉSUMÉ
Cet article porte sur les alliages fer-carbone, tels que les aciers et les fontes, et leur importance dans le domaine de la métallurgie. Le diagramme fer-carbone est présenté comme un outil essentiel pour comprendre les différentes transformations de phases des alliages en fonction de la température et de la teneur en carbone. Les aciers sont des alliages ferreux aptes au façonnage à chaud, tandis que les fontes se caractérisent par une solidification eutectique. Les phases constitutives des aciers, telles que la ferrite, la cémentite et la perlite, sont discutées en détail, ainsi que leur impact sur les propriétés mécaniques des aciers. La taille du grain ferritique est également abordée, avec des facteurs influençant sa formation. Enfin, le phénomène du vieillissement des aciers est expliqué, mettant en évidence les différences entre le vieillissement naturel et artificiel, ainsi que les mesures préventives à prendre.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
Les alliages fer-carbone, notamment les aciers et les fontes, jouent un rôle central dans le domaine de la métallurgie. Comprendre les propriétés et les transformations de ces alliages est essentiel pour de nombreux aspects de l’ingénierie des matériaux. Dans cet article, nous explorerons les principaux concepts liés aux alliages fer-carbone, en mettant l’accent sur les aciers. Nous commencerons par examiner le diagramme fer-carbone, qui offre une vision d’ensemble des transformations de phases des alliages en fonction de la température et de la teneur en carbone. Ensuite, nous nous pencherons sur les différentes phases constitutives des aciers et leurs implications sur les propriétés mécaniques. Enfin, nous aborderons le phénomène du vieillissement des aciers et les mesures préventives à prendre pour contrer ce processus.
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Propriétés des constituants micrographiques de l’acier
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1. Constitution des alliages « fer-carbone »
1.1 Le fer, métal de base
Le fer se distingue comme le métal le plus couramment utilisé parmi tous. Cependant, il n’est généralement pas utilisé dans son état pur mais sert de composant de base pour une vaste gamme d’alliages. La plupart de ces derniers proviennent du système binaire « fer-carbone », dont la composition est dictée par le diagramme d’équilibre correspondant. De façon intrigante, ce diagramme présente une dualité, témoignant de la particularité de ces alliages de pouvoir exister, à l’équilibre, sous deux formes distinctes : « fer-graphite » et « fer-cémentite ». Cela dépend de l’état du carbone, libre ou combiné, dans le fer. Cette propriété singulière explique en grande partie la remarquable diversité des alliages à base de fer et des produits qui en résultent.
La diversité est également due au fait que certains de ces alliages peuvent, dans un état hors équilibre, durcir de manière spécifique.
L’ajout d’autres éléments d’alliage (comme Ni, Cr, Mo, W, V, Ti, Nb, etc.) peut entraîner des modifications de la constitution et des structures des alliages fer-carbone, augmentant encore la diversité des produits dérivés du système de base. Cela permet d’adapter les caractéristiques des produits aux besoins divers et variés des utilisateurs, notamment dans le secteur de la construction mécanique.
En tenant compte de ces éléments, il est essentiel de mettre en évidence :
-
l’importance des techniques de mise en forme employées ;
-
la spécificité et la complexité inhérentes à leur métallographie ;
-
la vaste gamme de produits obtenus à partir de ces alliages.
1.2 Domaine d’existence des différentes phases
Le diagramme de phase, obtenu par l’utilisation combinée de diverses méthodes telles que la métallographie, l’analyse thermique, l’analyse dilatométrique, la micrographie et la radiocristallographie, permet de déterminer le nombre et la nature des phases présentes à toute température.
On distingue deux types d’alliages fer-carbone. Certains contiennent du carbone sous sa...
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Constitution des alliages « fer-carbone »
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - - ASM Handbook, volume 1: Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys. ASM International (1990).
-
(2) - VAN VLACK (L.H.) - Elements of Materials Science and Engineering. - Addison-Wesley Publishing Company (1989).
-
(3) - DIETER (G.E.) - Mechanical Metallurgy. - McGraw-Hill Education (2013).
NORMES
-
Produits laminés à chaud en aciers de construction – Partie 2 : conditions techniques de livraison des aciers de construction non alliés. - NF EN 10025-2 - 2005
-
Aciers pour trempe et revenu – Partie 2 : conditions techniques de livraison des aciers de construction alliés. - NF EN 10083-2 - 2006
-
Produits laminés à chaud d’acier à haute limite élastique pour la construction métallique – Partie 1 : aciers non alliés. - NF A 35-501 - 1997
-
Produits laminés à chaud d’acier de construction – Conditions techniques de livraison. - NF A 36-205 - 2003
-
Essais de traction des matériaux métalliques – Partie 1 : méthode d’essai à température ambiante. - NF EN ISO 6892-1 - 2016
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