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RÉSUMÉ
Le présent article concerne les assemblages soudés ou brasés d’alliages relevant de l’un des groupes : fontes, cuivre, nickel, titane et zirconium. Un bref rappel des propriétés physiques et chimiques caractérisant chaque groupe est précisé, suivi par une description de leur comportement en soudage ou brasage. Les caractéristiques des alliages, et les critères de choix des procédés d’assemblage les plus appropriés, sont présentés, au regard des documents normatifs en vigueur spécifiant sous quelle forme les produits existent ainsi que leur état métallurgique.
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Alain MICHEL : Ingénieur CNAM et ESSA - Expert, chargé de cours, Institut de Soudure Industrie, Villepinte, France - École Supérieure du Soudage et de ses Applications, Yutz, France
INTRODUCTION
Cet article aborde les conditions d’assemblage par soudage, brasage ou soudo-brasage de diverses familles d’alliages que sont :
-
les fontes ;
-
le cuivre et ses alliages ;
-
le nickel et ses alliages ;
-
le titane, le zirconium et leurs alliages.
Les spécificités, que présentent chacune des familles étudiées, tant sur le plan de leur mise en forme, que celui de leurs propriétés physiques et chimiques, leur confèrent des applications précises dans de nombreux secteurs industriels de la construction mécanique soudée.
Après une présentation des propriétés physico-chimiques nécessaires à la compréhension des problèmes métallurgiques posés par la soudabilité ou la brasabilité des diverses familles, l’article présente, au travers d’une classification fonctionnelle, les caractéristiques des alliages susceptibles d’être approvisionnés selon les documents normatifs en vigueur, et précise par ailleurs leur comportement lors du soudage ou du brasage. Est également abordé le choix du procédé d’assemblage le plus approprié dans le cas de liaison homogène, tout autant que celui de liaison hétérogène avec notamment les diverses nuances d’acier. L’article aborde également la justification et les conditions dans lesquelles s’effectuent les traitements post-assemblages. Enfin, s’agissant d’un article délibérément destiné à la conception de structures mécaniques, il est évoqué dans le cas des fontes les bases d’un dimensionnement des assemblages soudés ou brasés.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des sigles et des symboles utilisés.
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Titane, zirconium et alliages
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3. Nickel et alliages
3.1 Caractéristiques physiques du nickel non allié
À l’état recristallisé, les caractéristiques physiques du nickel non allié à bas C tel que
sont proches de celles du Fe :
-
comportement modeste en traction : R p0,2 = 100 MPa ; Rm = 360 MPa ;
-
cristallisation dans la maille CFC depuis sa solidification (Tf = 1 453 °C), donnant lieu à une excellente ductilité (A = 40 %) à toutes températures et un large intervalle de consolidation par écrouissage ;
-
module d’élasticité longitudinale : E 20 = 2,07.105 MPa ;
-
dilatabilité thermique linéaire :
;
-
sensibilité thermomécanique : E α 300 = 2,51 MPa/°C ;
-
diffusivité thermique : a 20 = 19,6 mm2/s, voisine de celle du Fe mais double de celle de l’acier C-Mn,
-
résistivité électrique élevée : ρ20 = 0,0684 μΩ.m, soit une conductivité de 25 % IACS,
-
ferromagnétique (point de Curie : 360 °C).
Sur le plan de la corrosion, le nickel présente une excellente résistance aux solutions chlorurées, carbonatées, ainsi qu’aux sulfates et nitrates, et sa tenue aux solutions caustiques à température élevée en fait un matériau largement utilisé dans les industries chimiques.
Le comportement modeste du Ni en traction est amélioré par écrouissage (sur alliages Ni-Cr-Fe), ou par une addition d’éléments métalliques...
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Nickel et alliages
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - NF EN ISO 4063. – Février 2011. Soudage et techniques connexes – Nomenclature et numérotation des procédés.
-
(2) - * - NF EN ISO 1071. – Février 2016. Produits consommables pour le soudage – Électrodes enrobées, baguettes et fils fourrés pour le soudage par fusion de la fonte – classification.
-
(3) - * - EN ISO 6947. – Octobre 2019. Soudage et technique connexes – Positions de soudure.
-
(4) - * - NF EN ISO 2560. – Décembre 2009. Produits consommables pour le soudage – Électrodes enrobées pour le soudage manuel à l’arc des aciers non alliés et des aciers à grains fins – Classification.
-
(5) - LAPLANCHE (H.) - Les fontes et leurs traitements thermiques – Métallurgie structurale. - PYC Edition, Paris (1975).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Tuyaux et raccords en fonte, leurs assemblages et accessoires destinés à l’évacuation des eaux, des bâtiments – Prescriptions, méthodes d'essais et assurance qualité. - NF EN 877 - Novembre 1999
-
Fonderie – Fontes à graphite lamellaire. - NF EN 1561 - Décembre 2011
-
Fonderie – Fontes malléables. - NF EN 1562 - Mars 2019
-
Fonderie – Fontes à graphite sphéroïdal. - NF EN 1563 - Août 2018
-
Fonderie – Fontes ausferritiques à graphite sphéroïdal. - NF EN 1564 - Décembre 2011
-
Fonderie – Fontes austénitiques. - NF EN 13835 - Mars 2012
-
Fonderie – Fontes à graphite vermiculaire (compacté). - NF EN 16079 - Janvier 2012
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