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Marc GRUMBACH : Ingénieur Civil des Mines - Ingénieur à l’Institut de Recherches de la Sidérurgie Française (IRSID)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le vieillissement est une évolution dans le temps des propriétés des matériaux à des températures proches de la température ambiante.
Or, les métaux et les aciers en particulier sont formés de grains dont la structure cristalline est très stable et n’est modifiable que par des transformations de phase à haute température ou par des précipitations de composés en général au-dessus de 500 oC. De ce fait, les propriétés des aciers n’évoluent normalement pas en fonction du temps.
Il existe néanmoins un phénomène d’évolution de propriétés à basse température en relation avec la diffusion d’atomes interstitiels mobiles de carbone et d’azote sous certaines conditions : c’est ce phénomène que l’on désigne par vieillissement des aciers.
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2. Description du phénomène
On distingue les deux modes de vieillissement par la présence ou non d’écrouissage mais ils ont en commun un certain nombre de manifestations et de conséquences sur les propriétés mécaniques.
Le terme de vieillissement est réservé à l’évolution dans le temps entre la température ambiante et 300 oC des propriétés des aciers ferritiques ou ferrito-perlitiques. Les propriétés concernées sont physiques : résistivité, frottement interne, pouvoir thermoélectrique... et mécaniques : limite d’élasticité, résistance, allongement, résilience...
2.1 Vieillissement après trempe
Ce type de vieillissement correspond à un retour à l’équilibre après un refroidissement rapide avec mise en solution d’interstitiels dans le domaine ferritique au voisinage de 700 oC, température où la solubilité est grande (figure 1).
Le refroidissement brutal maintient une certaine quantité de carbone en sursaturation et, en fonction du temps, les atomes viendront se rassembler autour des dislocations, mais ce phénomène est suffisamment intense pour qu’il soit suivi de la formation de précipités de carbures de fer qui coalescent, donc d’une diminution du durcissement : c’est le survieillissement.
En fait, le vieillissement après trempe n’a pas de rôle pratique important en tant que tel dans les processus industriels mais cette augmentation du nombre d’atomes pouvant diffuser joue évidemment un rôle dans le vieillissement après écrouissage.
HAUT DE PAGE2.2 Vieillissement après écrouissage
L’écrouissage par déformation à froid se traduit par un durcissement qui est bien représenté sur une courbe de traction par exemple (figure 2).
Après arrêt de la déformation, décharge et attente, le vieillissement se traduit par un durcissement supplémentaire ; si l’on redéforme l’éprouvette, on trouve une nouvelle limite d’écoulement, et l’écart Δσ traduit l’effet vieillissement :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HALL - Yield point phenomena in metal and alloys. - Macmillan (1970).
-
(2) - JAOUL (B.) - * - Plasticité des métaux. Dunod.
-
(3) - GRUMBACH (M.), SANZ (G.) - Vieillissement après écrouissage. - CIT du CDS, p. 1 285, 27 mai 1970.
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(4) - DE FOUQUET (J.) et coll - Étude du vieillissement après trempe et après écrouissage d’aciers à bas carbone entre 20 et 100 oC. - Mém. Scient. Rev. Mét. 61, p. 525 (1964).
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(5) - GUILLOT (J.), MICARD, CAISSO (J.) - Bandes de Lüders et phénomène de Portevin – Le Chatelier. - Mém. Scient. Rev. Mét., LVIII, no 7 (1961).
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(6) - CRUSSARD (C.) - Contribution à la théorie de la limite élastique du fer et des aciers doux. - ...
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