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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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1. Phénomène de vieillissement et ses effets
Cette diffusion d’interstitiels dans les aciers ferritiques ne se produit qu’après un écart à l’équilibre provenant soit d’un refroidissement rapide après un cycle thermique dans la ferrite : vieillissement après trempe, soit après une déformation plastique : vieillissement après écrouissage.
Dans ces conditions, le retour vers un certain équilibre se traduit par une évolution des propriétés en fonction du temps.
Ce vieillissement, quand il existe pour certaines nuances d’acier ou après certains cycles thermiques, ne provoque que des modifications limitées des propriétés (léger durcissement, diminution de la ductilité, remontée de la température de transition de la résilience) et des conséquences annexes comme le retour du palier à la limite d’élasticité et les vermiculures 2.
Les aciers modernes à teneur faible en azote sont quasiment non vieillissants à température ambiante comme nous le verrons par la suite, ce qui limite l’apparition du phénomène à des écrouissages suivis de vieillissements artificiels par chauffage au-dessus de la température ambiante.
Sans refaire un historique complet, on peut rappeler que les aciers effervescents, autrefois majoritaires, étaient très sensibles au vieillissement et posaient des problèmes de délais d’utilisation des tôles minces livrées skin passées ou de tenue en service des tôles fortes, en particulier pour la résistance à la rupture fragile des constructions soudées.
La généralisation des aciers à l’oxygène à la place du procédé Thomas a entraîné une diminution importante de la teneur en azote et la combinaison bas azote avec le calmage aluminium a éliminé l’essentiel des problèmes pratiques de vieillissement.
De nouvelles techniques de fabrication comme le recuit continu des tôles minces ont conduit à mieux contrôler l’intensité du vieillissement de façon à l’utiliser...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HALL - Yield point phenomena in metal and alloys. - Macmillan (1970).
-
(2) - JAOUL (B.) - * - Plasticité des métaux. Dunod.
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(3) - GRUMBACH (M.), SANZ (G.) - Vieillissement après écrouissage. - CIT du CDS, p. 1 285, 27 mai 1970.
-
(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).
-
(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. - Mém....
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