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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Règles générales
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1. Utilisation de formules et modèles
Avant d’exploiter les méthodes de calcul, il est nécessaire d’examiner quelle peut être leur utilisation pratique.
-
On peut citer au moins les cas suivants :
-
utilisation interne chez le producteur pour contrôler les process et les enchaînements d’opérations afin de garantir les propriétés désirées ;
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estimation des propriétés sur produits finis sans essai mécanique de contrôle ;
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expertise de cas particuliers, par exemple d’échantillons isolés dont les propriétés ne sont ni connues, ni facilement mesurables ;
-
ingénierie métallurgique, c’est-à-dire conception de nuances nouvelles ou optimisées pour un emploi donné ; ce cas, qui est le plus complexe, nécessite la connaissance chiffrée de nombreuses propriétés.
L’ingénierie métallurgique nécessite tout particulièrement une relation explicite entre les paramètres microstructuraux et les propriétés. C’est le passage obligé pour relier, via la prédiction des microstructures, les paramètres de l’alliage (composition) et ceux des procédés thermomécaniques aux propriétés d’usage.
On n’a pas la même complexité, ni besoin de la même précision pour ces diverses applications mais il serait souhaitable dans tous les cas de partir de formules de base cohérentes, ce qui est possible en respectant les recommandations ci-après.
-
-
On remarque qu’il y a peu de place, en dehors des expertises ou litiges, dans ce contexte pour les utilisateurs de produits sidérurgiques qui ont pourtant besoin des caractéristiques pour calculer leurs appareils ou constructions. Cela est normal car ces caractéristiques sont garanties par des normes ou spécifications qui forment un ensemble de données extrêmement fourni et accessible sur des documents spécialisés par types de produits (référence AFNOR, normes NF série A et OTUA).
L’accès informatisé existe pour les documents normalisés, mais beaucoup moins pour les caractéristiques par produit (réservé à certains domaines car il est difficile de mélanger toutes les catégories d’aciers dans des bases de données de choix de matériaux).
À noter que, dans certaines conditions, les producteurs peuvent fournir...
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Utilisation de formules et modèles
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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