Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article en partie publié en 2011 dans la revue Traitements et matériaux (n° 413) est reproduit ici avec l’aimable autorisation de Pyc Editions.
RÉSUMÉ
Cet article a pour objectif de rappeler les mécanismes mis en jeu, à l’origine de ces contraintes résiduelles pendant le phénomène de durcissement martensitique au cours d’un chauffage par induction suivi d’une trempe. Après quelques rappels liés au chauffage par induction, le protocole expérimental qui a permis d’aboutir aux résultats présentés sera décrit. La description du concept de «trempabilité mécanique» et de l’effet « thermo-cinétique» permettra de comprendre l’apport primordial de la vitesse de refroidissement sur les contraintes résiduelles. La compréhension de la genèse des contraintes résiduelles est nécessaire pour estimer la sensibilité d’un acier face aux tapures de trempe.
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This article looks at the genesis of residual stresses during the induction hardening process. After a short presentation of induction technology, the experimental protocol is described. The description of the “mechanical hardenability” concept and the “thermal-kinetic” effect will show the importance of quenching velocity for the residual stresses generated after the surface hardening heat treatments. The appraisal of residual stresses is necessary to estimate the sensitivity of quenching cracks for the different induction hardening steels.
Auteur(s)
-
Alexandre FLEURENTIN : Expert judiciaire près la cour d’appel de Paris. - METALLO CORNER, Paris, France
INTRODUCTION
Au même titre que les traitements thermochimiques, le chauffage superficiel par induction suivi d’une trempe permet de générer un champ de contraintes résiduelles de compression qui permettra entre autre d’améliorer la tenue en fatigue du produit traité.
S’intéresser aux contraintes résiduelles en chauffage superficiel c’est aussi avoir une meilleure compréhension des phénomènes de tapure ainsi que des indications associées aux déformations occasionnées par le traitement thermique.
En s’appuyant sur plusieurs études scientifiques, l’objectif de cet article est de comprendre les mécanismes mis en jeu lors de la genèse des contraintes résiduelles pendant la trempe martensitique qui suit un chauffage superficiel par induction.
Après quelques rappels liés au chauffage par induction qui permettront de décrire le protocole expérimental qui a permis d’aboutir aux résultats qui vont vous être présentés, la seconde section sera dédiée à la compréhension de la genèse des contraintes résiduelles dans le cas qui nous concerne. Elle permettra de revenir sur différents concepts propres aux contraintes résiduelles : la trempabilité mécanique et l’approche thermo-cinétique associée aux gradients thermiques et gradients de transformation à l’origine de la genèse des contraintes résiduelles en induction.
Nous aborderons ensuite l'impact du pourcentage de carbone au niveau des résultats de diffraction des rayons X lors de l’estimation des contraintes résiduelles par la méthode du Ψ2.
Points clés
Domaine : Chauffage superficiel par induction
Degré de diffusion de la technologie : Maturité
Technologies impliquées : Chauffage superficiel par induction
Domaines d’application : Automobile
Contact : [email protected] / http://www.metallocorner.fr
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
quenching | residual stresses | induction | surface hardening
DOI (Digital Object Identifier)
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Glossaire
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4. Conclusion
Le chauffage par induction suivi d’une trempe sur des pièces sollicitées en fatigue (acier ou fonte) est un procédé de durcissement superficiel que l’on trouve chez quelques traiteurs à façon et beaucoup d’intégrés compte tenu des avantages de cette technologie (moyen en ligne, forte automatisation, haut degré de fiabilité…). Ce traitement améliore l’usure par abrasion et la tenue en fatigue des matériaux grâce à une augmentation de la dureté en surface et la création d’un champ de contraintes résiduelles de compression (macrocontraintes) à la surface des pièces mécaniques.
À partir d’un chauffage identique de plusieurs nuances d’acier de construction, plus ou moins riches en carbone et alliés, cet article a permis d’expliquer la genèse des contraintes résiduelles de compression après trempe, en abordant le concept de trempabilité mécanique et l’effet thermocinétique.
La trempabilité mécanique nous permet de comprendre que plus la vitesse de refroidissement augmente et plus les contraintes résiduelles seront élevées. Cependant, au cours du refroidissement plusieurs gradients se créent au sein du matériau : un d’ordre thermique (dilatation) et l’autre d’ordre métallurgique (transformation martensitique).
L’effet thermocinétique permet de montrer le rôle conjugué du gradient de dilatation et celui du gradient de transformation en vue de l’obtention de valeurs optimales (∼ 650 MPa) de contraintes résiduelles de compression. En effet, un refroidissement rapide sans transformation martensitique ou une trempe à l’air associée à une transformation martensitique superficielle ne permettront pas d’obtenir un champ de contraintes résiduelles très élevé (∼ 250 MPa).
Nous avons également pu remarquer que la teneur en carbone n’impactait pas la valeur du champ de macrocontraintes résiduelles estimées par DRX, et cela malgré le fait que la teneur en carbone en solution solide dans la maille martensitique va générer une distorsion de la maille quadratique centrée de la martensite (phase métastable) après trempe.
Nous avons vu que les macrocontraintes sont induites principalement par la vitesse de refroidissement tout en sachant que ce paramètre ne semble pas affecter les contraintes à l’échelle de la maille, on peut en conclure qu’il parait compliqué de pouvoir relier aisément les microcontraintes aux macrocontraintes.
L’introduction...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - REBOUX (J.) - Aspect électrique de la trempe superficielle du chauffage par induction. - Revue Traitement thermique, n° 322.
-
(2) - FLEURENTIN (A.) - Paramètres influents sur les tapures de trempe. - Revue Traitement thermique, n° 384 (2007).
-
(3) - FLEURENTIN (A.), LEFEBVRE (F.) - Compréhension des mécanismes de fissuration pendant la trempe après chauffage superficiel (1re et 2e partie). - Revue Traitements et Matériaux, n° 400 (2010).
-
(4) - FLEURENTIN (A.), LEFEBVRE (F.) - Maîtrise des contraintes résiduelles de compression et de traction à la suite d’un durcissement superficiel après chauffage par induction. - Revue Traitements et Matériaux, n° 413 (2011).
-
(5) - DUCOS (M.), FLEURENTIN (A.) - Contraintes résiduelles et traitements mécaniques. - Revue Traitements et Matériaux, n° 411 (2011).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Salon SVTM du vide et des traitements des matériaux, a lieu tous les ans en France :
http://www.a3ts.org et www.svtm.eu
HAUT DE PAGE2.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
A3TS – Association de traitement thermique et de traitement de surface :
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