Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
L’objet de cet article est d’aider au choix des traitements thermiques des métaux ferreux pour l’automobile. Cette tâche est délicate car plusieurs solutions techniques existent. De plus, le contexte industriel changeant (moyens à disposition, gestion des flux, environnement…), ainsi que les cahiers des charges en perpétuelle évolution compliquent également cette approche. Tout d'abord, l’entité véhicule est largement détaillée, de même que les exigences fonctionnelles de ses pièces mécaniques. Les solutions apportées par le traitement thermique en termes de technologies et de propriétés fonctionnelles sont abordées ensuite, permettant de comparer les procédés et d’aider aux choix final.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel GANTOIS : Professeur à l'École nationale supérieure des mines et à l'École européenne d'ingénieur en génie des matériaux, Nancy
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Yves POURPRIX : Chef de service Direction des matériaux et technologie de PSA
INTRODUCTION
Rédiger un guide de choix des traitements thermiques des métaux ferreux pour l'automobile est une opération délicate pour plusieurs raisons :
-
d'abord parce qu'il n'y a pas une solution technique à une fonction mais souvent plusieurs qui sont concurrentes ;
-
ensuite parce que les choix dépendent souvent du contexte industriel (moyens en place, politique d'investissements, gestion des flux, problèmes d'environnement…) ;
-
enfin parce que les cahiers des charges d'une fonction ou d'un organe évoluent très vite, de même d'ailleurs que l'offre en matière de solutions techniques.
Nous ferons donc tout d'abord un tour d'horizon assez approfondi du contexte automobile en abordant l'entité véhicule, ses principaux organes mécaniques, leurs exigences fonctionnelles et enfin le contexte industriel.
Cette approche permettra dans une seconde partie d'aborder les solutions en termes de technologies et de propriétés fonctionnelles, de comparer les procédés et d'évoquer les tendances pour le proche avenir.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1996 par Yves POURPRIX
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Critères industriels de choix des traitements thermiques
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3. Solutions apportées par le traitement thermique
3.1 Pièces travaillant en fatigue
Il convient de bien connaître le mode de sollicitation : on s'orientera plus volontiers vers des traitements dans la masse pour répondre à des exigences de type traction-compression, vers des traitements dans la masse ou des traitements épais lors de sollicitations en torsion et vers des traitements superficiels pour les pièces travaillant en flexion.
HAUT DE PAGE3.1.1 Pièces sollicitées en traction-compression
Dans l'absolu, et pour les aciers, il existe une assez bonne corrélation entre dureté et tenue en fatigue : on choisira donc le matériau en fonction du niveau de chargement et des autres contraintes liées à l'élaboration du produit : usinabilité, tenue au choc.
Le savoir-faire actuel dans le domaine de l'usinage en grande série des aciers limité à 1 000 MPa la résistance des pièces traitées avant usinage, c'est-à-dire à une limite de fatigue
. Au-delà, il faudra traiter après usinage, ce qui est de moins en moins compatible avec les lignes de mécanique modernes, qui travaillent en flux tendu, et ce qui est d'ailleurs rendu difficile par les problèmes de déformation.
Il faut ajouter, que lorsqu'il s'agit de pièces dont les parties non usinées sont sollicitées, la tenue en fatigue ne suit plus la dureté car le matériau devient de plus en plus sensible aux défauts de surface comme l'indique la courbe figure 8.
On trouve donc dans cette catégorie les aciers au carbone ou faiblement alliés trempés et revenus :
C48, 38 à 48Cr2, 20Mn5, 20MnCr5, 35Cr4, 35CrMo4 ou des nuances au bore : 20MB5 à 38MB5.
Ces nuances se retrouvent pour les pièces telles que bielles, triangles de suspension, moyeux, biellettes et surtout visseries.
D'une façon générale on tendra à privilégier les solutions :
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peu sensibles aux tapures de trempe : donc des bas carbone, sauf si la pièce nécessite en plus un durcissement local par traitement par induction ;
-
compatibles...
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Solutions apportées par le traitement thermique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DANG VAN (K.) - Comportement à la fatigue des métaux - . Sciences et Techniques de l'Armement Mémorial de l'artillerie française, 1er fasc. p. 113-116 (1973).
-
(2) - BARRALIS (J.), CASTEX (L.), MAEDER (G.) - Précontraintes et traitements superficiels - . [M 1 180]. Traité Matériaux métalliques (1999).
-
(3) - GHIGLIONE (D.), LEROUX (C.), TOURNIER (C.) - Nitruration, nitrocarburation et dérivés - . [M 1 227]. Traité Matériaux métalliques (1996).
-
(4) - MURRY (G.) - Transformation dans les aciers - . [M 1 115]. Traité Matériaux métalliques (1998).
-
(5) - COPPIN (P.), LHOTE (B.) - Atmosphères de traitement thermique - . [M 1 220]. Traité Matériaux métalliques (2000).
-
(6) - DULCY (J.), GANTOIS (M.) - Théorie...
ANNEXES
Traitements directs
MULOT (A.), MAUVEAUX, ORTOLLAND - Possibilités offertes par l'utilisation d'aciers adaptés aux traitements thermiques dans la chaude de forge - . Rev. de Traitements thermiques no 206, p. 61 (1986).
HAUT DE PAGE2.1 Traitements thermiques et mécaniques
B15 2240 (Janv. 02), Traitements mécaniques. Grenaillage de renforcement
B15 2150 (Sept. 02), Traitements thermiques. Trempe superficielle
B15 2220 (Oct. 97), Traitements thermochimiques. Cémentation. Carbonitruration
B15 2240 (Janv. 97), Traitements thermiques. Nitruration
B15 2330 (Fév....
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