Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Calculer les caractéristiques mécaniques d'aciers peut servir à contrôler les nouvelles productions, estimer les propriétés des produits finis, ou concevoir de nouvelles nuances. Pour les aciers d'usage général, plusieurs modèles permettent d'évaluer ces caractéristiques : les modèles phénoménologiques, micrométriques ou nanométriques. L'article rappelle les valeurs numériques des modèles classiques basés sur l'effet de la taille de grain et les autres paramètres durcissants. Quelques formules sont données pour les aciers sans interstitiels, les mélanges ferrite-bainite et ferrite-martensite.
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Amongst the formulae and data models used to calculate the mechanical properties of general purpose steel, purely phenomenological data models, micrometric or nanometric models based on metal physics are distinguished. These call upon dislocation dynamics or Monte Carlo methods. This article summarises the numerical values of the conventional data models based on the effect of grain size (Hall-Petch effect) and other hardening parameters. They can calculate the yield and resistance of ferritic steels and ferrite perlite. Several formulae are given for interstitial-free steels, ferrite-bainite and ferrite-martensite mixes (dual phase). Considering the advantages of these data models in improving manufacturing regularity, they are used in real time. To this effect grain-size prediction, phase changes and potential precipitation modules are established.
Auteur(s)
-
Marc GRUMBACH : Ingénieur civil des Mines
INTRODUCTION
Au fur et à mesure de l’accumulation des connaissances sur les caractéristiques métallurgiques dont dépendent les propriétés des aciers, on a disposé de données numériques nombreuses permettant théoriquement de chiffrer le rôle de beaucoup de facteurs tant analytiques que liés à la fabrication.
La diversité des produits et l’enchevêtrement des transformations métallurgiques au cours de la fabrication ne permettent pas l’établissement de formules de calcul des propriétés générales applicables dans le plus grand nombre de cas.
La présentation ci-après a pour but de déterminer quelques règles permettant de construire des formules ou des modèles en allant au-delà du traitement statistique de lots industriels à variations de caractéristiques limitées ou du dépouillement d’expériences de laboratoires, toujours restreintes à une partie des phénomènes.
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Utilisation de formules et modèles
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5. Autres propriétés
Comme on le dit dans l'introduction, le calcul d'autres caractéristiques, que celles mesurées en traction, pose quelques problèmes, soit par manque de données suffisamment générales, soit parce que la signification des mesures des propriétés est moins absolue. C'est le cas, par exemple, pour la ténacité souvent appréciée par les courbes Charpy V qui ne sont qu’un type d’essai parmi d’autres. On sait d’ailleurs passer d’un type d’essai de rupture fragile à un autre, y compris aux mesures type KIC par les relations entre températures de transition.
On donne ci-après à titre d’exemple la prévision de la température de transition ductile-fragile en Charpy V uniquement pour des nuances ferrite-perlite en épaisseur supérieure à 10 mm.
Ténacité des aciers ferrite-perlite
Le calcul des propriétés de ténacité est extrêmement important pour les produits épais comme les plaques, les tôles fortes et moyennes et les profilés lourds, mais une prévision absolue de la température de transition Charpy V est difficile, même si les effets relatifs des éléments et de la taille de grain sont bien chiffrés.
La valeur d’énergie Charpy V au niveau ductile est très sensible aux inclusions et à leur forme comme les sulfures allongés par le laminage, et par conséquent au sens de prélèvement. Cela peut se chiffrer dans le cadre de fabrications de familles de nuances comme les tôles à tubes ou des plaques pour plates-formes marines mais l’interprétation des mesures, quand les valeurs d’énergie sont élevées, peut poser problème.
Comme on le voit dans il y a un effet majeur de la taille de grain ferritique sur la température de transition TK (arbitrairement prise ici au niveau 35 joules par cm2 ou 28 joules) qui se traduit par l’équation :
(Températures en °C).
Le paramètre T0 dépend des éléments en solution solide, de la présence de perlite, de la forme de la perlite et du durcissement par des précipités fins. Les éléments en solution favorables sont le manganèse et le nickel. Les éléments...
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Autres propriétés
ANNEXES
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À lire également dans nos bases (articles TI)
GRUMBACH (M.) - Aciers d'usage général. Classification et métallurgie - M 4 515 (2005).
GRUMBACH (M.) - Aciers d'usage général. Propriétés et produits - M 4 516 (2006).
GRUMBACH (M.) - Aciers microalliés - M 4 525 (2000).
GRUMBACH (M.) - Bake hardening – Durcissement après cuisson - M 4 320 (2002).
DUBOST (B.) - SAINFORT (P.) - Durcissement par précipitation des alliages d'aluminium - M 240 (1991).
GRUMBACH (M.) - Vieillissement des aciers - M 235 (1993).
THOMAS (B.) - HENRY (G.) - Durcissement des aciers - M 245 (1990).
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Sources bibliographiques
Livre de l'acier - Editeur Lavoisier (1994).
Constitution and properties of steels - Volume editor F.B Pickering (notamment chapitres 2, 5, 6, 8, 9) Materials and Technology volume 7, VCH Editor (1992).
FRIEDEL (J.) - Sur l'emploi de modèles en métallurgie - Rev. de métallurgie, n° 11, pages 893-90 (nov. 2004).
LEDERMANN (L.) et al - Les matériaux du nucléaire : vers une modélisation multiéchelle des propriétés d'usage - Revue de Métallurgie, n° 11, pages 917-931 (nov. 2004).
BOUAZIZ (O.) - EMBURY...
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