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)
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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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Autres propriétés
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4. Modèles en ligne
La plupart des modèles décrits ci-dessus comportent des mesures d'éléments microstructuraux comme la taille de grain ferritique, l'espacement interlamellaire, etc. La mesure systématique de ces paramètres peut se faire lors de campagnes d'essais, mais pas en contrôle courant.
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L'expression de ces grandeurs en fonction des paramètres de process, comme des températures de laminage et/ou des vitesses de refroidissement, ayant fait l'objet des études citées dans , il est possible d'exprimer les propriétés en fonction des mesures en ligne ou des paramètres calculables par les modèles de process. On obtient ainsi les dimensions microstructurales indirectement, puis les caractéristiques mécaniques en ligne.
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Les premiers modèles de prévision de propriétés en sortie de ligne ont porté sur les plaques issues de quartos et les bandes laminées à chaud sur train à bande . Grâce aux modèles mis au point pour les traitements thermomécaniques, on dispose de modules sur l'évolution de la taille du grain austénitique recristallisé de passe en passe. Ces modules tiennent compte :
-
des déformations de chaque passe ;
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de l'évolution thermique ;
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des temps entre passes ;
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des délais de recristallisation avec l'influence éventuelle des éléments qui freinent cette recristallisation comme le niobium ;
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du grossissement des grains recristallisés.
On utilise ensuite un modèle du passage de la transformation γ − α en tenant compte de la vitesse de refroidissement pour passer à la taille du grain α et, également, un autre module qui calcule la précipitation des dispersoïdes (Al, Nb, Ti, V). Ces 2 modules peuvent être issus de modèles physiques , mais sont en général mis sous une forme analytique. Suivant les nuances d'acier, ce genre de modèle doit prendre en compte la présence de structures autre que la ferrite.
L'application de la loi de Petch et/ou des équations de dynamique des dislocations donne enfin Re et Rm en tenant compte de l'analyse pour σo et le durcissement par précipitation de dispersoïdes, le cas échéant.
Un exemple d'un tel modèle complet est celui qu'Arcelor a installé sur plusieurs de ces trains continus à bandes , ou celui que VAI propose pour les trains à...
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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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