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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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Caractéristiques mécaniques et leurs facteurs
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2. Propriétés des constituants micrographiques de l’acier
2.1 Ferrite – phase α
La ferrite désigne le fer contenant une petite quantité de carbone en solution solide. Elle se caractérise par une faible dureté (80 HB) et une faible résistance à la traction (Rm = 300 N/mm2). La ferrite est hautement ductile (A = 35 %), malléable et présente une grande résistance aux chocs.
La ferrite est la phase la plus douce de l’acier et confère une bonne ténacité et une bonne formabilité. On la retrouve couramment dans les aciers à faible teneur en carbone et elle est recherchée pour des applications nécessitant une facilité de fabrication et une résistance aux sollicitations par choc.
HAUT DE PAGE2.2 Cémentite – phase Fe3C
La cémentite, également connue sous le nom de carbure de fer, se forme par la combinaison d’un atome de carbone et de trois atomes de fer. Il s’agit d’un carbure très dur, atteignant une dureté d’environ 700 HB. Bien que la cémentite confère une excellente résistance à l’usure à l’acier, elle le rend également plus fragile.
La cémentite est un constituant cassant et dur de l’acier. On la retrouve principalement dans les aciers à haute teneur en carbone et les fontes. Sa présence contribue à la résistance et à la dureté globales du matériau, mais réduit sa ductilité.
HAUT DE PAGE2.3 Perlite – phases α et Fe3C
La perlite est un constituant micrographique composé d’un agrégat de deux phases (α et Fe3C), qui correspondent respectivement à la ferrite et à la cémentite, avec une teneur en carbone d’environ 0,85 %.
La perlite lamellaire présente une dureté modérée (200 à 250 HB), une résistance modérée (Rm = 850 N/mm2) et une faible ductilité (A ≤ 10 %). Cet état est souvent considéré comme favorable aux opérations d’usinage.
En revanche, la perlite globulaire conduit à un adoucissement maximal de l’acier et est souvent recherchée pour les opérations de formage à froid ou pour faciliter l’usinage de certains...
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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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