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RÉSUMÉ
Cet article aborde les différents traitements thermiques utilisés dans le domaine du BTP et du génie civil pour modifier les caractéristiques mécaniques des matériaux métalliques. Les diagrammes TRC et TTT sont présentés comme des outils essentiels pour comprendre et contrôler les transformations structurales des aciers lors des traitements thermiques. De plus, l'article met en évidence l'impact des éléments d'addition dans les aciers sur ces transformations. Il discute ensuite de différents types de traitements thermiques spécifiques, tels que le recuit, la trempe et le revenu, ainsi que des traitements thermochimiques comme la cémentation, la nitruration et la carbonitruration, utilisés pour améliorer les propriétés des pièces en construction mécanique.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
Les traitements thermiques sont au cœur de nombreuses industries, notamment le BTP et le génie civil. Ils sont le pilier sur lequel repose la modification des propriétés mécaniques des matériaux métalliques pour répondre à une grande variété de besoins fonctionnels et structurels. Les techniques de traitement thermique, y compris le recuit, la trempe, le revenu et divers traitements thermochimiques comme la cémentation, la nitruration et la carbonitruration, peuvent apporter des améliorations significatives en matière de dureté, de résilience et de résistance à l’usure des matériaux métalliques. Les diagrammes TTT (temps, température, transformation) et TRC (traitement refroidissement continu), ainsi que la compréhension de l’impact des éléments d’addition dans les aciers, sont des outils clefs pour guider ces transformations et pour contrôler précisément les propriétés finales des matériaux. Dans ce contexte, l’objectif de cet article est de fournir une vue d’ensemble de ces processus et de mettre en lumière leurs applications dans le BTP et le génie civil.
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Diagramme d’équilibre de l’alliage fer-cémentite
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2. Traitements isothermes des aciers
2.1 Influence du refroidissement
Les traitements isothermes des aciers sont des processus thermiques où le matériau est maintenu à une température constante pendant une certaine durée, suivi d’un refroidissement contrôlé. Ces traitements permettent d’obtenir des structures et des propriétés spécifiques dans les aciers. Dans le cadre de ces traitements, l’influence du refroidissement est cruciale pour déterminer les phases métallurgiques formées.
La figure 2 illustre les différentes étapes des traitements isothermes des aciers, en fonction de la durée du maintien isotherme (refroidissement étagé). Voici les états représentés :
-
état 1 : austénite pure ;
-
état 2 : austénite + bainite ;
-
état 3 : bainite.
Un refroidissement contrôlé à une vitesse appropriée permet d’obtenir les résultats suivants :
-
à partir de l’état 1, on peut obtenir de la martensite avec un minimum de contraintes mécaniques ;
-
à partir de l’état 2, on peut obtenir un mélange de martensite et de bainite ;
-
à partir de l’état 3, on obtient principalement de la bainite.
Il est important de choisir la vitesse de refroidissement adéquate pour obtenir la structure et les propriétés souhaitées dans l’acier traité. Des vitesses de refroidissement plus élevées favorisent généralement la formation de martensite, tandis que des vitesses plus lentes favorisent la formation de bainite.
Exemple : la figure 3 présente les courbes TTT (temps, température, transformation) pour l’acier C55, qui permettent de déterminer les constituants et la dureté du matériau en fonction de la température de maintien. Ces courbes montrent les différentes phases métallurgiques qui se forment au cours du refroidissement isotherme.
Sur les courbes TTT, la ligne la plus à gauche représente le début de la transformation, tandis que celle la plus à droite marque la fin de la transformation. Les lignes mixtes indiquent une certaine incertitude. Les lignes...
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Traitements isothermes des aciers
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOURLIER (L.), BARRALLIER (L.), BECHADE (J.-L.) - Les aciers. - Dunod (2012).
-
(2) - DOSSET (J.), TOTTEN (G.E.) - Traitements thermiques des aciers. - ISTE Group (2012).
-
(3) - GAY (R.) - Matériaux pour l’ingénieur. - Dunod (2010).
-
(4) - BRECHET (Y), EMBURY (J.D.) - Les matériaux. - EDP Sciences (2016).
NORMES
-
Aciers de construction – Nuances et qualités des aciers de traitement thermique. - NF A 35-503 -
-
Aciers pour traitement thermique, aciers pour trempe et revenu – Conditions techniques de livraison. - NF A 35-551 -
-
Produits laminés à chaud d’acier de construction – Conditions techniques de livraison. - NF A 36-205 -
-
Produits en acier laminés à chaud pour formage à froid – Conditions techniques de livraison. - NF A 36-607 -
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