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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Données numériques
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2. Règles générales
Les règles de base sont les suivantes.
2.1 Règle d'additivité des durcissements
On admet, d'une manière très générale, que l'on peut superposer les différents durcissements, par exemple effet de taille de grain + durcissement en solution solide + durcissement par précipités. Cela est admis implicitement par tous les auteurs.
-
Pour la limite d'élasticité, cela s'écrit
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( 1 )
avec :
- A :
- base fer + durcissement en solution solide (interstitiels et substitution),
- B :
- effet de la taille de grain ou de la microstructure,
- C :
- durcissement par précipitation,
- D :
- durcissement par écrouissage.
Les règles d'additivité établies par Kocks, Argon et Ashby supposent que les densités des obstacles ou leurs portées sont très différentes. Si tel n'est pas le cas, des combinaisons quadratiques peuvent être considérées.
Le seul mécanisme qui se prête mal à cette additivité est l'écrouissage par déformation à froid.
( 1 )
-
Sans entrer dans les détails, on peut signaler un effet particulier de l'écrouissage aux petites déformations (type skin pass, planage, cintrage...) qui se traduit par des variations singulières de la limite d'élasticité pour les aciers à palier .
Aux grandes déformations, l'effet du mode d'écrouissage est lié à l'évolution de la microstructure et peut masquer l'effet des éléments d'alliage.
En particulier, aux forts taux d'écrouissage, l'effet des interstitiels C et N devient négligeable. Par ailleurs, il y a un effet important des précipités fins durcissants sur les coefficients d'écrouissage.
En conséquence, il vaut mieux traiter le durcissement par écrouissage à part comme non additif.
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Règles générales
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).
HAUT DE PAGE
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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