Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article a pour objectif de rapporter des cas pratiques diversifiés d’élaboration des aciers moulés. Les procédés couramment employés dans l’industrie de la fonderie pour élaborer les aciers au carbone, les aciers faiblement alliés, les aciers inoxydables notamment à basse teneur en carbone, ainsi que les alliages spéciaux comme les bases nickel sont donc largement décrits et explicités. Sont également présentés à ce titre les progrès métallurgiques récents et performants, notamment la mesure des teneurs en gaz (azote, hydrogène, oxygène) directement dans le four de fusion, le brassage pneumatique appliqué au four à fusion, ainsi que la technologie du vide.
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Jean-Marcel MASSON : Ingénieur Civil des Mines - Chef du Service Experts Scientifiques CTIF - Professeur à l’École Supérieure de Fonderie et de Forge ESFF
INTRODUCTION
Cet article a pour objectif de donner quelques exemples pratiques concernant l’élaboration des aciers moulés. Il s’inscrit dans la suite logique des articles précédents « Évolution des procédés d’élaboration », « Fours de fusion », « Principales opérations métallurgiques », « Métallurgie secondaire » auxquels il fait référence.
Les exemples retenus décrivent les modalités pratiques couramment employées dans l’industrie de la fonderie pour élaborer les aciers au carbone, les aciers faiblement alliés, les aciers inoxydables notamment à basse teneur en carbone ainsi que les alliages spéciaux comme les bases nickel. Une attention toute particulière a été accordée à la maîtrise des teneurs en gaz (azote, hydrogène, oxygène) présents dans l’acier liquide, domaine qui a connu un fort développement au cours de ces dernières années notamment avec la mesure des teneurs directement dans le four de fusion, ce qui a ouvert des nouvelles voies pour optimiser la compacité et les performances des matériaux. En ce qui concerne l’élaboration au four à induction, les technologies récentes de brassage pneumatique ont permis de réaliser certaines opérations métallurgiques qui étaient jusqu’alors réservées aux seuls fours à arcs. Des progrès importants ont aussi été constatés dans le cadre de l’élaboration des aciers inoxydables et des alliages spéciaux par la mise en œuvre de procédés métallurgiques performants intégrant largement la technologie du vide ou les principes de la dilution gazeuse à l’aide de gaz neutres ou actifs.
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Élaboration des aciers inoxydables à basse teneur en carbone
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1. Maîtrise des teneurs en gaz et métallurgie
Dans la fabrication des pièces en acier moulé, la maîtrise des teneurs en gaz dissous dans le métal est un challenge permanent dans la recherche de la qualité. En général, le fondeur s’intéresse tout particulièrement aux effets nocifs engendrés par des teneurs excessives en gaz (H, O, N) qui provoquent la formation de défauts volumiques susceptibles de conduire au rebut des pièces. Les défauts volumiques rédhibitoires, qui sont le plus souvent rencontrés, sont les porosités internes ou les discontinuités linéaires qui apparaissent à la surface des pièces. La présence incontrôlée de gaz en excès a également des répercussions sur les caractéristiques mécaniques comme la ductilité, la ténacité ou la résistance à la fatigue et elle peut réduire de manière significative la durée de vie des pièces concernées.
À côté de cette action néfaste, l’addition contrôlée de gaz dans les aciers se révèle extrêmement efficace pour affiner la taille des grains, pour améliorer les caractéristiques mécaniques et les performances des pièces en acier moulé, à un point tel que, pour certaines nuances d’acier inoxydable, l’introduction d’azote est devenue une pratique quasi-systématique.
La maîtrise des teneurs en gaz dans les aciers moulés est un paramètre essentiel dans la recherche de la qualité des produits. Elle est largement facilitée par la mise en œuvre des méthodes modernes de dosages qui ont été développées au Centre technique des industries de la fonderie CTIF et qui sont rappelées ci‐après.
1.1 Méthodes de dosage
Les teneurs en gaz contenues dans les aciers peuvent être mesurées soit dans le métal à l’état liquide, soit dans le métal à l’état solide.
-
Dosage à l’état liquide (H, N)
Les analyseurs de gaz de type « Hydris et Nitris » ont été conçus pour respectivement réaliser des mesures directes des teneurs en hydrogène et en azote contenues dans le métal liquide en fonderie d’acier.
Leur principe de fonctionnement est précisé sur les figures 1 et 2.
Rappelons que, contrairement aux sondes de mesure par immersion utilisées...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MASSON (J.M.) - Les aciers moulés à l’azote. - Congrès Mondial de Fonderie, CIATF, Paris 2000.
-
(2) - Notice CTIF-ETIF - La désoxydation par l’aluminium des aciers moulés. - AC 30, 1983
-
(3) - Notice CTIF-ETIF - Conduite des fours à arcs pour l’élaboration des aciers au carbone et des aciers spéciaux. - ETIF, 1974.
-
(4) - RATCHEV (O.) - High Nitrogen Steel - . Bulgarian Academy of Sciences, 1995.
-
(5) - MASSON (J.M.) - Acciais per getti legati all’azoto. - Industria Fusaria, 2000.
-
(6) - MASSON (J.M.) - Nouvelles techniques d’élaboration au four à induction. - ADEME, août 2000.
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