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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Compréhension de la genèse des contraintes résiduelles en induction
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1. Rappels sur le chauffage par induction et protocole expérimental
1.1 Principe du chauffage par induction
Le principe du chauffage par induction repose sur le fait qu’un matériau conducteur parcouru par un courant électrique (exemple un solénoïde) est le siège d’un champ magnétique. Si on arrive à faire varier ce champ magnétique (en travaillant par exemple en courant alternatif) et que celui-ci balaye un second matériau conducteur de courant dans une boucle fermée, il sera possible de mesurer une différence de potentiel aux bornes de celui-ci. Le courant ainsi créé est appelé « courant induit ou courant de Foucault » (cf. figure 1). Le courant ainsi créé s’oppose toujours à celui qui lui a donné naissance.
Le solénoïde (appelé également « inducteur ») et le corps à chauffer sont assimilables dans le principe à un transformateur où l’inducteur joue le rôle du primaire et la pièce à chauffer (la charge) du secondaire.
L’interaction entre le champ magnétique et le courant induit entraîne une distribution exponentielle du courant et de la puissance dans la charge (cf. figure 2). La profondeur de pénétration du courant p est en partie fonction de la fréquence du circuit inductif, on appelle ce phénomène l’« effet de peau ».
Il s’ensuit un échauffement de la charge parcourue par le courant induit par effet joule, dans la zone parcourue par les courants induits, l’objectif étant d’atteindre la température d’austénitisation dans les zones que l’on souhaite durcir par transformation martensitique. Le chauffage par induction met en jeu trois phénomènes physiques successifs :
-
le transfert d’énergie de l’inducteur au corps à chauffer par voie électromagnétique ;
-
la transformation en chaleur dans le corps de l’énergie électrique par effet joule ;
-
la transmission de la chaleur par conduction thermique dans la masse.
1.2 Avantages du chauffage superficiel par induction
Quelle que soit la nature des applications industrielles, le chauffage par induction présente un certain nombre d’avantages intrinsèques qui explique...
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Rappels sur le chauffage par induction et protocole expérimental
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).
-
...
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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