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    COURS DE SCIENCE DES

    MATRIAUX

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    Avant propos

    Ce cours a t ralis pour servir de support aux tudiants de lISSAT.So. Il ne prtend

    en aucun cas regrouper toute la science des matriaux, mais se place plutt comme un

    document permettant une initiation cette science en prsentant quelques unes de ses

    multiples facettes.

    Sont laboration est le fruit des cours prodigus avant mon intgration cet institut et

    de diverses sources documentaires, dont certaines nont pas t cites et que jai eu la

    chance de consulter durant mon expriences en France.

    Bonne lecture Iheb CHAIEB

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    SOMMAIRE

    Chp I. Caractristiques et proprits des matriaux ................................................................................................51 Type de liaisons................................................................................................................................................6

    1.1 Liaisons covalentes....................................................................................................................................61.2 Liaison ionique ..........................................................................................................................................61.3 Liaison mtallique .....................................................................................................................................71.4 Liaison mixte .............................................................................................................................................71.5 Liaison de faible intensit ..........................................................................................................................8

    2 Diffrents types de matriaux ...........................................................................................................................82.1 Les mtaux ................................................................................................................................................ 82.2 Les cramiques ..........................................................................................................................................82.3 Les polymres organiques .........................................................................................................................8

    Chp II. LArchitecture atomique .............................................................................................................................91 tats et structures de la matire...................................................................................................................... 102 Notions de cristallographie .............................................................................................................................11

    2.1 Systmes et rseaux cristallins ................................................................................................................ 11

    2.2 Dfinitions :............................................................................................................................................. 112.3 Structure des solides liaison mtallique................................................................................................122.4 Transformations allotropiques.................................................................................................................132.5 Sites dans les rseaux cristallins..............................................................................................................13

    Chp III. Les Mlanges et leur comportement ........................................................................................................ 141 Dfinitions ...................................................................................................................................................... 152 Diagrammes dquilibre binaires ................................................................................................................... 15

    2.1 Miscibilit totale ltat solide ............................................................................................................... 152.2 Rgles de miscibilit ............................................................................................................................... 172.3 Miscibilit partielle ltat solide ........................................................................................................... 172.4 Domaines triphass (v = 0) ......................................................................................................................18

    2.5 Composs chimiquement dfinis ............................................................................................................. 193 tude du diagramme binaire fer carbone....................................................................................................... 19Chp IV. Caractristiques mcaniques des matriaux ............................................................................................ 22

    1 Proprits mcaniques des matriaux .............................................................................................................231.1 Comportement lastique des matriaux .................................................................................................. 231.2 Comportement plastique .......................................................................................................................... 23

    2 Essai de traction .............................................................................................................................................. 242.1 Re, Rm, Re0.2 ........................................................................................................................................ 242.2 Courbe relle ou rationnelle .................................................................................................................... 252.3 Palier de limite lastique ......................................................................................................................... 252.4 Influence de la temprature sur Re et Rm ............................................................................................... 25

    2.5 Autres caractristiques mcaniques : A, E, G, ..................................................................................... 262.6 La rsilience ............................................................................................................................................ 27

    3 Essai de duret ................................................................................................................................................283.1 Dfinition de la duret ............................................................................................................................. 283.2 Techniques de mesure de duret ............................................................................................................. 283.3 Essai de duret VICKERS (NF EN ISO 6507-1, NF A 03-253) ............................................................ 293.4 Essai de duret BRINELL (NF EN 10003-1 3) ....................................................................................303.5 Essai de duret ROCKWELL (NF EN 10109-1 3) .............................................................................. 31

    Chp V. Traitements thermiques des aciers ............................................................................................................ 331 Recuits et traitements connexes ..................................................................................................................... 35

    1.1 Objectifs et principes ...............................................................................................................................351.2 Divers type de traitement ........................................................................................................................ 351.3 La trempe ................................................................................................................................................. 381.4 Transformations isothermes de laustnite .............................................................................................. 39

    iii

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    1.5 Transformations anisothermes de laustnite.......................................................................................... 461.6 Trempabilit ............................................................................................................................................ 481.7 Traitement des pices .............................................................................................................................. 52

    2 Revenu aprs durcissement par trempe .......................................................................................................... 542.1 Objectifs et principe du revenu ............................................................................................................... 542.2 Transformations mtallurgiques ..............................................................................................................552.3 Transformation de la martensite .............................................................................................................. 55

    Chp VI. laboration des mtaux ............................................................................................................................ 561 Elaboration de la fonte et de lacier ................................................................................................................58

    1.1 Elaboration de la fonte ............................................................................................................................ 581.2 Elaboration de lacier.............................................................................................................................. 591.3 Coule de lacier ......................................................................................................................................621.4 Mise en forme de lacier ..........................................................................................................................62

    2 Elaboration de laluminium ............................................................................................................................642.1 Minerai .................................................................................................................................................... 642.2 Fabrication de lalumine ..........................................................................................................................642.3 Fabrication de laluminium ..................................................................................................................... 65

    2.4 Conclusion ...............................................................................................................................................66Chp VII. Dsignation des mtaux ......................................................................................................................... 671 Dsignation des acier et fontes....................................................................................................................... 68

    1.1 Dsignation des aciers ............................................................................................................................. 681.2 Dsignation symbolique des fontes (NF EN 1560) .................................................................................69

    2 Dsignation des mtaux non ferreux .............................................................................................................. 702.1 Laluminium et alliages daluminium ..................................................................................................... 702.2 Cuivre et alliages de cuivre ..................................................................................................................... 702.3 Nickel et alliages de nickel......................................................................................................................712.4 Alliages de zinc et de magnsium ........................................................................................................... 71

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    CHP I. CARACTRISTIQUESET PROPRITS DESMATRIAUX

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    Chapitre I caractristiques et proprits des matriaux Cours science des matriaux

    Introduction.Les matriaux utiliss par lhomme peuvent tre classe dans trois grands groupes :

    Les mtaux ;

    Les cramiques ;

    Les polymres organiques.

    Cette classification est base principalement sur les caractristiques atomiques des lments constitutifs. Les

    proprits des matriaux sont en grande partie dterminer par la nature des liaisons chimiques entre les atomes.

    1 Type de liaisons.

    1.1 Liaisons covalentes.

    La liaison covalente intervient entre deux atomes qui se partagent un ou plusieurs doublets dlectrons afin

    de complter leurs couches lectroniques extrieures.Exemple : Cl + Cl Cl2 le chlore 17 lectrons

    Pour cette liaison, chaque atome met son lectron libre en commun avec lautre atome. Ce partage permet de

    complter la couche extrieure de chacun des atomes huit (saturation).

    1.2 Liaison ionique

    Comme la liaison covalente la liaison ionique est une liaison forte, puisquune fois lis les atomes ont une

    couche lectronique extrieur sature. En se liant par des liaisons ioniques, les atomes perdent ou gagnent un ou

    plusieurs lectrons et deviennent ainsi des ions positifs ou ngatifs.

    Exemple : la liaison Li (lithium) + F (Fluor) (Li F)

    Dpartement du Gnie Mcanique Page 6 sur 72 ISSAT.So

    (Li+) (F-)

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    Chapitre I caractristiques et proprits des matriaux Cours science des matriaux

    1.3 Liaison mtallique

    La liaison mtallique se caractrise par la mise en commun des lectrons de liaison qui ne sont plus localiss

    entre atomes (covalente) ou sur un ion (liaison ionique), mais qui sont rpartis dans lensemble du rseau

    dions.

    Exemple :

    Prenons lexemple du sodium (Na) qui possde 11 lectrons, dont un lectron de valence. Pour avoir une

    couche lectronique extrieure complte, chaque atome perd son lectron de valence : en effet, aucun deux

    nas la possibilit de cder ou de partager cet lectron avec lun de ses voisin. Il en rsulte la mise en commun

    de tous les lectrons de valence, si bien que le cristal de sodium mtallique peut tre schmatis comme suite :

    1.4 Liaison mixte

    Toute liaison htro-polaire prsente un caractre mixte ionique covalent.

    Exemples :

    La liaison HCl se fait par la mise en commun de 2 lectrons ; ce qui reprsente une liaison covalente

    La liaison HCl 2 ples positif et ngatif cest comme si lon a plac 2 ions positif et ngatif pour former

    cette molcule ; ce qui reprsente une liaison ionique.

    Dpartement du Gnie Mcanique Page 7 sur 72 ISSAT.So

    + + + +Fr

    Fa

    Fa

    Fa

    Fa

    Fa

    Fr

    Fr

    Fa

    Fa

    Fa

    Fa

    : attraction entre Na+ et lectron

    Fr

    : rpulsion entre deux Na+

    + + + +F

    r

    Fa

    Fa

    Fa

    Fa

    Fa

    Fr

    Fr

    Fa

    Fa

    Fa

    Ionpositif

    + + + +F

    r

    Fa

    Fa

    Fa

    Fa

    Fa

    Fr

    Fr

    Fa

    Fa

    Fa

    lectron

    HCl = H :Cl

    Cl2

    = Cl : Cl

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    Chapitre I caractristiques et proprits des matriaux Cours science des matriaux

    La liaison HCl est donc une liaison ionique covalente donc mixte.

    1.5 Liaison de faible intensit

    Dans beaucoup de molcules liaison covalente, le centre des charges positives nest pas confondu avec

    celui des charges ngatives, ce qui donne lieu la formation dun diple lectrique.

    La liaison de Van Der Waals stablit ltat solide entre les molcules ainsi polarises. Elle est donc due

    lattraction entre ces ples. Cest une liaison de faible intensit, rompue facilement par une augmentation de

    temprature.

    2 Diffrents types de matriaux

    2.1 Les mtaux

    Les lments mtalliques reprsentent presque de tous les lments connus. La caractristique commune

    des mtaux est leur faible nergie de dionisation (nergie requise pour sparer un lectron du latome). Tenantcompte de se paramtre les mtaux se prsentent sous la forme dune structure dions positifs noy dans un

    nuage dlectrons mobiles. La liaison mtallique est une liaison forte qui agit de manire identique dans toutes

    les directions.

    2.2 Les cramiques

    Les cramiques sont des matriaux inorganiques rsultant de la combinaison de certains lments

    mtalliques (Mg, Al, Fe) ou semi-mtalliques (Si) avec des lments non mtalliques dont le plus courant est

    loxygne. Les cramiques sont de nature chimique trs varie. Elle sont caractrises par la prsence deliaisons fortes : covalente et ionique. Parmi les cramiques nous trouvons les roches naturelles et synthtiques

    (bton), la porcelaine.

    2.3 Les polymres organiques

    Les polymres sont des matriaux composs de molcule contenant surtout du carbone et de lhydrogne.

    Les lments tel que lazote, le chlore, le fluor et le soufre peuvent tre prsents. Dans un corps organique nous

    pouvons distinguer deux types de liaisons : les liaisons intramolculaire et les liaisons intermolculaires. Les

    liaisons intramolculaires sont celles qui lient les atomes en molcules elles sont exclusivement covalentes. Les

    liaisons intermolculaires sont des liaisons qui lient les molcules entre-elles. Elle sont gnralement de faible

    intensit (Van Der Waals).

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    CHP II.LARCHITECTUREATOMIQUE

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    Chapitre II larchitecture atomique Cours science des matriaux

    IntroductionNous avons vu au chapitre prcdent que les proprits des matriaux dpendent de la nature des liaisons qui

    existent entre les atomes. Nous allons maintenant voir que les proprits et le comportement dun matriau

    dpendent galement de son architecture atomique. On appelle architecture atomique le mode de rpartition des

    atomes dans un corps et les relations gomtriques existant entre toutes les positions des atomes.

    1 tats et structures de la matire.Les tats physiques de la matire sont une illustration parfaite des diffrents niveaux dordre. En effet plus

    lagitation thermique est importante plus les particules lmentaires ont la possibilit de se mouvoir

    indpendamment des autres, cet tat est perceptible pour les gaz. Un abaissement de temprature aura pour effet

    de rduire lagitation thermique, ce qui conduit rduire la mobilit des particules lmentaires. Cest ainsi que

    nous obtenons ltat liquide. Finalement, une forte diminution de lagitation thermique conduit une

    solidification de la matire en permettant aux liaisons inter-atomiques de se manifester. Cette solidification peut

    conduire deux morphologies diffrentes :

    Solides amorphes : cest le cas de la majorit des matires plastiques (PE, PVC, ) et des cramiques

    vitreuses (verre ordinaire, pyrex, ). Dans une structure amorphe aucun ordre nexiste entre les positions des

    diffrents atomes.

    Solides cristallins : cest le cas des cramiques cristallises (alumine, diamant, ) et des mtaux (Fer,

    aluminium, ). Un solide cristallin est lassociation dune multitude de grains microscopiques et parfois

    millimtriques. En fait, ces grains sont des monocristaux qui dun point de vue gomtrique reprsentent des

    ensembles dions rgulirement rpartis dans lespace. Dans un solide cristallin, chaque ion occupe une position

    bien dfinie dans lespace, non seulement par rapport ses voisins mais galement par rapport tous les autres

    atomes, quelque soit la distance qui les spare. Chaque atome donc un environnement tout fait identique

    celui des autres (ordre longue distance).

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    Chapitre II larchitecture atomique Cours science des matriaux

    2 Notions de cristallographieQue donne l'observation dun solide cristallis ?

    Observation au microscope optique grains et joints de grains ;

    Observation aux rayons X assemblage d'atomes ordonns capables de diffracter les RX ;

    Observation au microscope lectronique transmission ranges d'atomes.

    2.1 Systmes et rseaux cristallins

    Toute matire cristallise se manifeste par la priodicit dun motif de base dit maille lmentaire. Il existe 7

    systmes cristallins qui se ramifient en 14 rseaux de mailles lmentaires dont la priodicit reconstitue

    nimporte quel monocristal. Ces mailles ont pour noms rseaux de Bravais (voirTableau 1). Pour dcrire

    commodment cet arrangement, on dfinit un rseau cristallin par un ensemble de nuds obtenus partir dune

    maille lmentaire qui fixe la priodicit tridimensionnelle de rpartition de la maille lmentaire.

    2.2 Dfinitions :

    Nud : un nud est sommet dfinissant la maille lmentaire, il reprsente soit un ion soit une molcule ;

    Maille lmentaire : elle est dfinie par 3 vecteurs, non coplanaires, (a, b et c) formant entre eux les angles ,

    et . Aprs avoir choisi une origine des axes, ces vecteurs sont les vecteurs de base sur ox, oy, oz. Ce sont les

    paramtres du rseau. La position de nimporte quel nud du rseau est donne par le vecteur

    3r = u.a + v.b + w.c tq (u, v, w)

    Paramtres de maille : cest les dimensions de la maille lmentaire ;

    Motif lmentaire : cest le nombre dions contenus dans la maille lmentaire ;

    Nombre de coordination (Coordinance) : cest le nombre des plus proches voisins ;Compacit : cest le rapport du volume occup par la matire celui de la maille lmentaire.

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    Chapitre II larchitecture atomique Cours science des matriaux

    Tableau 1 : Les 14 Rseaux de Bravais

    Systmecristallin

    simple (P) centr (I) 2 faces

    centres (C) faces

    centres (F)

    structurerhombodrique

    (R)

    Cubique

    hexagonal

    ttragonal(quadratique)

    trigonal(rhombodrique)

    orthorhombique

    monoclinique

    triclinique

    2.3 Structure des solides liaison mtallique.

    Les liaisons mtalliques ne sont pas des liaisons directionnelles, les atomes ont tendance sentourer dun

    grand nombre de voisins. Ils ont aussi tendance former des ensembles relativement compacts avec des liaisons

    courtes est fortes, ce qui explique la densit leve des mtaux.

    Les trois structures cristallines les plus frquentes dans les mtaux sont le cubique faces centres (C.F.C)

    cubique centr (C.C) et lhexagonal compact (H.C).

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    Chapitre II larchitecture atomique Cours science des matriaux

    2.4 Transformations allotropiques.

    Certains mtaux prsentent diffrentes structures en fonction de la temprature. Ainsi le fer passe dune

    structure C.C une structure C.F.C 914 C pour redevenir C.C 1391 C. De mme pour le titane qui passe

    de H.C C.C 882 C. Ces transformations porte le nom de transformations allotropiques.

    2.5 Sites dans les rseaux cristallins.

    Dans un rseau cristallin, on appel sites (interstitiels) les espaces libres laisss entres les atomes du rseau.

    Un site est un polydre dont chacun des sommets correspond au centre des atomes qui lentourent. Dans un

    rseau cubique simple, on a un site cubique (au centre du cube) dont les sommet sont les nuds de la maille

    lmentaire. Dans les rseau cubique centrs (C.C) et cubiques faces centres (C.F.C), il existe deux type de

    sites : les sites octadriques (8 faces) et les sites ttradriques (4 faces) comme le monter la figure qui suit. Ces

    sites sont au centre dun octadre ou dun ttradre dont les sommets sont occups par les nuds du rseau. Ces

    sites sont gnralement occups par des atomes trangers plus petit que ceux formant le rseau. Cest le cas du

    carbone dans les aciers.

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    CHP III.LES MLANGES ETLEUR COMPORTEMENT

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    Chapitre III les mlanges et leur comportement Cours science des matriaux

    IntroductionLes matriaux utiliss sont rarement purs ou des mlanges parfaitement homognes, mais le plus souvent

    sous forme dalliages. Les tats dquilibre thermodynamique des alliages sont dfinis par les diagrammes de

    phases lquilibre. Bien que ces tats soient rarement atteints dans les matriaux rels, ils correspondent des

    tats de rfrences vers lesquels les systmes ont tendance voluer. Dans ce chapitre nous nous attacherons

    tudier les rgles qui rgissent les quilibres entre composants et les quilibres entre entres phases.

    1 DfinitionsLes alliages mtalliques sont des systmes mono ou polyphass ayant des proprits gnrales similaires

    celles des mtaux purs. Ils comprennent 2, 3, , n lments mtalliques ou non mtalliques. Ils peuvent tre

    tudis en tant que systmes physiques dont la variance est donne par la relation de Gibbs :

    v = n + 1 - p

    O p reprsente le nombre de phases.

    En effet les facteurs de lquilibre sont la composition chimique des phases en prsence et la temprature. La

    pression a peu dinfluence. Elle est suppose constante et gale 1 atm.

    Nous nous intressons uniquement aux alliages binaires (n = 2) et donc v = 3 p.

    2 Diagrammes dquilibre binairesPour un systme binaire (n = 2), un diagramme dquilibre permet de reprsenter les domaines de stabilit

    des phases et les conditions dquilibre entre plusieurs phases en fonction de deux variables, la temprature et lacomposition C.

    2.1 Miscibilit totale ltat solide

    La figure ci-dessous reprsente le diagramme dquilibre de deux composants A et B qui ont la particularit

    dtre miscibles en toute proportion ltat solide.

    Avant daborder lanalyse des diagrammes de phases il est important de comprendre leur lecteur.

    La composition chimique globale est dfinie par la teneur en chaque lment. Elle sexprime en pourcentage

    massique ou en pourcentage atomique dun des lments. Elle est reprsente sur laxe des abscisses desdiagrammes de phases. Aussi, la temprature est reprsente sur laxe des ordonnes des diagrammes des

    phases. La composition chimique globale C dun alliage A-B tant constante elle est reprsente par une

    verticale. Les verticales passant par les extrmits de laxe des abscisses reprsentent les tats des corps purs

    (n = 1). Au-dessus de la temprature (Tf)A, temprature de fusion du corps pur A, on a une phase liquide ; une

    temprature infrieure (Tf)A le corps A est entirement solide. Dans ce cas daprs la rgle des phases, les

    deux phases solide est liquide ne peuvent coexister qu une temprature fixe (Tf)A (n = 1, p = 2 v = 0). Ce

    raisonnement sapplique aux deux verticales (100 % A & 0 % B) et (0 % A & 100 % B) la temprature defusion de ce dernier est (Tf)B.

    Dpartement du Gnie Mcanique Page 15 sur 72 ISSAT.So

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    Chapitre III les mlanges et leur comportement Cours science des matriaux

    Dans son ensemble, le diagramme dquilibre comporte deux lignes : le liquidus et le solidus. Au-dessus du

    liquidus, tous les mlanges de A et B sont ltat liquide. Sous le solidus, les mlanges sont ltat solide ; les

    composants A et B sont miscibles, en toute proportion, ltat solide. Entre le liquidus et le solidus, les deux

    phases liquide et solide coexistent. A lquilibre les deux phases peuvent coexister (n = 2, p = 2 v = 1). Si la

    temprature est choisie arbitrairement (entre TL et TS, tempratures du liquidus et du solidus), la composition

    des phases en prsence devient fixe. Ainsi une temprature Ti, dans le domaine biphas L + S, les

    compositions de la phase solide et de la phase liquide sont donnes par CS et CL respectivement. A cette

    temprature tous les mlanges dont la composition CB est infrieure CS sont ltat solide, et tous les

    mlanges dont la composition CB et suprieure CL sont ltat liquide. Si la composition du mlange est priseentre CS et CL, on est en prsence dun systme deux phases en quilibre.

    2.1.1 Solidification lquilibre dune solution miscibilit totale

    Considrons toujours le systme binaire A-B et examinons ce qui se produit au cours du refroidissement

    dun mlange entirement liquide de composition C0.

    Daprs le diagramme si le mlange de composition C0 est entirement liquide sa temprature doit tre

    suprieure TL du liquidus pour la composition C0. Quand la temprature atteint TL le mlange commence

    entrer dans le domaine biphas L + S. La composition du premier solide cette temprature est (CS)1, et la

    composition du liquide en quilibre avec ce solide est C0.

    La solidification du mlange se poursuit entre les tempratures TL et TS. Cet intervalle de temprature

    [TL, TS] sappelle intervalle de solidification. Quand lensemble du mlange presque entirement solidifi (

    une temprature lgrement suprieure TS), la composition du solide est C0 alors que celle du liquide restant

    est (CL)1. On constate quau cours de la solidification la composition du solide varie continuellement de (CS)1

    C0 alors que celle du liquide varie de C0 (CL)1. Une fois la solidification termine, une temprature infrieure

    TS, le mlange se retrouve avec une composition uniforme C0.

    Dpartement du Gnie Mcanique Page 16 sur 72 ISSAT.So

    (TF)

    A

    (TF)

    B

    TL

    TS

    Ti

    C0

    (CS)

    1C

    LC

    S(C

    L)

    1

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    Chapitre III les mlanges et leur comportement Cours science des matriaux

    2.1.2 Proportion des phases en prsence

    En complment aux phases et leurs compositions, il est possible dobtenir des informations supplmentaires,

    telles que leurs proportions. En effet, les compositions du mlange ainsi que celles des phases constitutives,

    permettent, toute temprature, par un calcul simple de remonter aux proportions des phases dans le mlange.

    Reprenons lexemple prcdent, avec un mlange A-B de composition C0. A la temprature Ti, lacomposition de la phase solide est CS et celle de la phase liquide est CL.

    Soit fS et fL les proportions respectives des phases solide et liquide. La conservation de la masse nous impose

    que fS + fL = 1 et que fS . CS + fL . CL = C0

    Ce qui nous permet dcrireL 0

    S

    L S

    C - Cf =

    C - Cet

    0 SL

    L S

    C - Cf =

    C - C

    Ces relations sont valables pour tous les domaines biphass des diagrammes binaires : cest la rgle des

    segments inverses.

    2.2 Rgles de miscibilit

    En gnrale, pour que deux lments A et B soient totalement miscibles ltat solide, quatre conditions

    sont remplir :

    Lcart entre les diamtres atomiques des lments ne doit pas dpasser 15 % ;

    Les deux lments doivent avoir la mme structure cristalline ;

    Les deux lments doivent avoir les mmes valences ;

    Les lectrongativits des deux lments doivent tre semblables.Un cart sur lune de ces conditions conduit une miscibilit partielle ltat solide ou des composs

    intermdiaires.

    2.3 Miscibilit partielle ltat solide

    Soit le diagramme fictif ci-dessous, il prsente des domaines monophass, des domaines biphass et

    triphass en accord avec la variance v = 3 p.

    Les lments A et B prsentent, chacun, deux formes cristallines (A et A) et (B et B). Le diagramme

    prsente sept phases diffrentes :

    l : phase liquide ;

    : solution solide primaire de B dans A ;

    : solution solide primaire de B dans A ;

    : solution solide primaire de A dans B ;

    : solution solide primaire de A dans B ;

    : solution solide intermdiaire ;

    AmBn : compos dfini.

    Dpartement du Gnie Mcanique Page 17 sur 72 ISSAT.So

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    Chapitre III les mlanges et leur comportement Cours science des matriauxLes domaines monophass, auxquels il faut ajouter la verticale du compos AmBn, sont hachurs. Tous les

    autres domaines sont biphass, mis part les horizontales sur lesquelles trois phases sont en quilibre.

    La courbe au dessus de laquelle le systme est ltat liquide est le liquidus.

    2.4 Domaines triphass (v = 0)

    Le systme na aucun degr de libert. A une temprature bien prcise, trois phases de compositions

    dtermines sont en quilibre isotherme : 2(x2) 1(x1) + 3(x3)

    Lquilibre volue dans un sens ou dans lautre selon que le systme reoit ou fournit de la chaleur. Cette

    volution se fait temprature constante tant que les trois phases sont prsentent.

    Il existe trois transformations isothermes principales rencontres dans les diagrammes de phases usuels que

    nous prsentons dans la figure qui suit :

    Sur cette figure on peut remarquer que :

    Tout domaine triphas est adjacent trois domaines biphass distincts ;

    Chaque fois quune phase liquide intervient le nom se termine par ique

    Chaque fois que la transformation se fait uniquement entre phases solides, la terminaison est ode .

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    Chapitre III les mlanges et leur comportement Cours science des matriaux2.5 Composs chimiquement dfinis

    Les composs chimiquement dfinis sont des produits issus dune association particulire des composants du

    mlange. Leur composition chimique est unique comme pour le Fe3C (cmentite). La dtermination de leur

    formule brute est aise partir des diagrammes binaires (en % atomique). En ce qui concerne les diagrammes

    avec en abscisse le pourcentage massique, il suffit de convertir les valeur en pourcentage atomique en saidant

    des masses molaires des diffrents constituants.

    a ba b t

    t t a ba b

    a b a ba b t

    t t

    a b

    t t

    aa a

    a b b at

    a ba b

    b

    a bt

    b a

    m mm +m = m ( ) + ( ) = 1

    m m m m= n et = n

    n n M Mn + n = n ( ) + ( ) = 1

    n n

    m m% massique a = % et % massique b =

    m m

    mn M 1% atomique a = = =

    m m m Mn + 1+M M m M

    n 1et % atomique b = =

    m Mn 1+m M

    Ex : nous avons un compos chimiquement dfini 6,66 % C (en masse). Le % atomique correspondant sera

    1% atomique de C = 24.9% 25%93.33%12

    1+6.66%55.8

    = ;dans ce cas nous avons 25 % atomique de C, cest--dire

    pour cent atomes nous avons 25 atomes de C et 75 atomes de Fe. Ce qui fait 3 atomes de Fe pour un atome de

    C. La formule brute sera donc Fe3C.

    Cette dmarche sapplique tous les CCD.

    3 tude du diagramme binaire fer carbone.

    Rappels : Acier : alliage Fe-C dont la teneur en C est < 2 % (en masse).

    Fonte : alliage Fe-C dont la teneur en C est comprise entre 2 et 6,66 % (en masse)

    Remarque : si C = 6,66 % (en masse), on a alors de la Cmentite (Fe3C)

    Dpartement du Gnie Mcanique Page 19 sur 72 ISSAT.So

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    Chapitre III les mlanges et leur comportement Cours science des matriaux

    Analyse du diagramme.

    Daprs le diagramme nous notons que : La structure du fer change avec la temprature. A 20 C, la structure est cubique centre CC (Fer ) a partir de

    912 C apparat la structure cubique faces centres CFC (Fer ). Cette forme est stable jusqu 1394 C o

    le fer redevient structure cubique centre (Fer ) jusqu la fusion 1538 C.

    La solubilit varie avec la temprature et elle est partielle. Les atomes de carbone peuvent entrer dans les

    espaces libres (interstices) entre les atomes de fer CFC.

    La solution solide de carbone dans le fer sappelle austnite.

    La solution solide de carbone dans le fer sappelle ferrite (le carbone est trs peu soluble dans le fer ).Du fait des variations de solubilit du carbone, ce dernier est mis en solution dans le fer , puis il se trouve

    rejet sous forme dun prcipit Fe3C, ou cmentite lors du refroidissement. Lalliage Fe-C est durci par ces

    carbures. Cette prcipitation dpend de la temprature et du temps. Le diagramme dquilibre prsente deux

    domaines, Fer + Fer et Fer + Fe3C qui ont en commun un point correspondant 727 C et 0,77 % de C (en

    masse) ; un tel alliage subit 727 C une transformation eutectode Fe Fe + Fe3C

    Les grains de ferrite et cmentite qui se transforment sont petit et troitement lis ; ils constituent un agrgat

    eutectode appel perlite.Les conditions dans les quelles laustnite se transforme en ferrite sont trs importantes pour lobtention des

    caractristiques mcaniques des alliages.

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    Chapitre III les mlanges et leur comportement Cours science des matriaux 727 C, si la teneur de lalliage Fe-C est infrieure 0,77 % en carbone, laustnite qui reste se transforme

    en perlite. A 20 C, lalliage est constitue de ferrite et de perlite.

    Ses proprits sont intermdiaires entre : la faible rsistance du au gros grains de ferrite et la rsistance plus

    leve de la perlite.

    Si la teneur de carbone est au-del de 0,77 %, lalliage temprature ambiante est constitu de ferrite et de

    cmentite et ventuellement de perlite et de graphite : ses proprits sont celle de la perlite fragilise par les

    carbures.

    Les lments dalliage modifient les conditions dquilibre et les tats dquilibre. Ils peuvent modifier la

    temprature dapparition de la perlite et lon distingue :

    Les lments gammagnes qui abaissent cette temprature (Ni, Mg).

    Les lments alphagnes qui llvent (Cr, Si, W, Ti, Mo).

    Ils peuvent modifier la composition de la perlite par formation de carbures :

    En se substituant une partie de fer de la cmentite (Mn, Cr, Mo).

    En formant leurs propres carbures (Ti, Nb, V) ou des carbures dans lesquels le fer peut partiellement se

    substituer ces composants (Cr, Mo, W).

    Au niveau du point eutectique (4,3 % C 1147 C) nous avons lapparition de la ldburite qui est un

    mlange de Fe et de Fe3C. Il sagit dune dispersion dlots de dans une matrice de Fe3C. Avec le

    refroidissement les lots austnitiques se transforment en perlite et cmentite.

    Lors du refroidissement dans les conditions industrielles, qui sont hors quilibre, car il est trop rapide, le

    droulement de ces transformations est perturb et peut mme tre impossible.

    On utilise alors un diagramme de refroidissement ou de transformation en continu (dit diagramme TRC) qui

    dcrit les transformations effectues dans ces conditions.

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    CHP IV.CARACTRISTIQUESMCANIQUES DESMATRIAUX

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriaux

    IntroductionLe bureau dtude de mcanique est confront au problme du choix des matriaux dans le respect des

    contraintes imposes par le cahier des charges.

    Lobjectif de ces pages est de faciliter ce choix et les calculs de prdtermination pour les matriaux courant

    donnant les caractristiques physiques et mcaniques (E, , Re, A%, ).

    Les explications, les dfinitions et rappels, ont pour but de permettre une meilleure comprhension des

    phnomnes et des incertitudes lies aux valeurs donnes. En effet, les caractristiques dpendent de la nature

    du matriau (mtal, polymre, composite, cramique, ), de sa composition et de sa structure. La structure

    microscopique est lie aux conditions dlaboration et aux traitements thermomcaniques effectus lors de la

    fabrication.

    1 Proprits mcaniques des matriauxLe comportement dun mtal est fonction des forces extrieures appliques et traduit les volutions de la

    cohsion de ldifice cristallin. Pour les mtaux, les forces qui assurent cette cohsion rsultent de lionisation

    des atomes du mtal qui perdent des lectrons de valence et circulent entre les ions.

    Les proprits mcaniques dpendent de la temprature dutilisation, ltat de surface, des conditions

    dapplication des efforts, de la vitesse de dformation

    Elles sont dtermines, avec un certain intervalle de prcision, au moyen dessais normaliss.

    1.1 Comportement lastique des matriauxIl correspond de petits dplacements rversibles des atomes autour de leur position dquilibre dans le

    rseau cristallin. Sous laction dune force, les atomes scartent. Une raction due aux forces de liaison tendant

    les rapprocher provoque la raction.

    Pour les matriaux mtalliques et polymres non tirs et non renforcs, les caractristiques sont

    indpendantes de la direction et le comportement lastique est linaire.

    Ce nest le cas des composites ou certains polymres pour lesquels le module dYoung varie avec

    lamplitude de la dformation du fait de lorientation des chanes macromolculaires : se comportement

    correspond des lois dlasticit non linaire.

    1.2 Comportement plastique

    Lorsque la limite dlasticit est dpasse, les atomes du rseau cristallin ont chang de place sous laction

    dun effort de cisaillement. La prise en compte des dfauts du cristal, notamment des dislocations, est

    indispensable pour comprendre le comportement plastique.

    Lorsquune dformation plastique est provoque, on constate que la rsistance la dformation augmente

    car : Les dislocations interagissent entre elles

    De nouvelles dislocations prennent naissance, venant augmenter les interactionsDpartement du Gnie Mcanique Page 23 sur 72 ISSAT.So

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriauxCette augmentation de la rsistance la dformation plastique est lcrouissage.

    Si on relche leffort qui a provoqu la plasticit, on constate un retour lastique : le domaine lastique

    stend jusqu la contrainte qui tait applique prcdemment, ce qui par une augmentation de la limite

    dlasticit.

    Ce phnomne est limit par lapparition de microcavits qui provoquent une diminution de la section

    rsistante et conduisent la rupture ductile.

    2 Essai de tractionIl consiste imposer un allongement une prouvette de section initiale S0 et de longueur initiale l0. La

    courbe type obtenue pour un matriau ductile est la suivante :

    Figure 1 : courbe de traction conventionnelle

    La droite OE correspond la dformation lastique rversible.

    La courbe ES est le domaine de dformation plastique homogne : si on supprime la force de traction, il y a

    un retour lastique suivant une parallle OE et il reste une dformation permanente.

    Pour SR, la force ncessaire pour dformer le matriau diminue alors que lallongement continue

    daugmenter : cest linstabilit plastique. La striction apparat. En R il y a rupture de lprouvette.

    La contrainte reprsente dans la courbe conventionnelle est issue du rapport de la force applique la

    section initiale. Concernant lallongement relatif il est calcul par le rapport0

    0

    l - l100

    l.

    2.1 Re, Rm, Re0.2

    Re (MPa) est la limite dlasticit. Elle est bien marque pour les matriaux ductiles. Re correspond au seuil

    dcoulement plastique.

    Rm (MPa) est la rsistance limite la traction. Cette valeur est utilise pour estimer la limite dendurance

    la fatigue.

    Re est atteint quand on observe la premire chute de leffort lors de lessai. En labsence de ce phnomne,

    quand OA nest pas rectiligne, on doit utiliser la limite conventionnelle dlasticit Re0.2 qui correspond unallongement plastique de 0.2%.

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriauxLes aciers austnitiques (certains inox) ont une limite lastique plus faible qui conduit en pratique utiliser

    Re0.2.

    2.2 Courbe relle ou rationnelle

    Dans la ralit, la section varie chaque instant sloigne de sa valeur initiale. Il en va de mme pour

    lallongement relatif rel. On peut tracer la courbe de traction vraie, ou rationnelle, qui utilise les sections etdformations relles chaque instant et met en vidence le durcissement du matriau (crouissage) au cours de

    la dformation plastique. La dformation relle est obtenue par intgration de lallongement relatif ce qui donne

    = Ln (1+ e). Concernant la contrainte elle sera0

    F = (1+ e)

    S

    Figure 2 : Courbes de traction rationnelle et conventionnelle

    2.3 Palier de limite lastique

    La courbe brute de certains matriaux tels que les polycarbonate ou lacier doux recuit montre la fin du

    domaine lastique une chute de contrainte suivie dun palier qui correspond une vraie dformation plastique

    locale qui se propage sous effort constant.

    2.4 Influence de la temprature sur Re et Rm

    Les dfinitions de Re ou Rm sont conventionnelles car elles dpendent de la section initiale de lprouvette

    (surtout Rm), de la qualit de lextensomtre (Re), de la vitesse de mise en charge et de la temprature dessai.

    Dpartement du Gnie Mcanique Page 25 sur 72 ISSAT.So

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriaux

    Figure 3 : effet de la temprature sur Re et Rm

    2.5 Autres caractristiques mcaniques : A, E, G,

    2.5.1 Allongement la rupture : A

    Lallongement la rupture est le rapportf 0

    0

    l - l100

    lo lfest la longueur la rupture.

    2.5.2 Striction la rupture : Z

    La striction est le rapport0 f

    0

    S -S100

    So Sfest la section minimale la rupture (zone de striction).

    2.5.3 Module dYoung ou module dlasticit : E

    La pente de la partie linaire reprsente le module dYoung (en MPa ou GPa).La mesure de E est obtenue laide dun extensomtre.

    Figure 4 : un extensomtre mont sur une prouvette de traction

    Le module dYoung 20C va de 4 MPa pour le caoutchouc 500 GPa pour les cramiques. Cette variation

    trs importante est due aux intensits trs variables des forces de liaison entre les atomes ou molcules au sein

    des matriaux : liaisons covalentes, ioniques,

    La rigidit dune structure en traction, compression, flexion, est proportionnelle au module dYoung. La

    valeur de ce dernier, pour les matriaux isotropes, est indpendante de la direction de leffort. Par contre, pour

    les matriaux anisotropes, tels les stratifis, les composites orients, les monocristaux, E varie avec

    lorientation.

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriauxE dcrot quand la temprature. Il varie de faon beaucoup plus importante en fonction de la temprature

    dans le cas des polymres et des composites matrice organique.

    2.5.4 Valeur spcifique du module.

    Il est intressant dutiliser le rapport du module et de la densit du mtal. La valeur de E/ est la valeur

    spcifique du module : cest un indice de performance qui tient compte de la dformation lastique et delallgement.

    Les mtaux peuvent tre classs en deux catgories :

    aluminium, fer, magnsium, titane (les plus performants)

    26 < E/ < 27

    cuivre et zinc (les moins performants)

    14 < E/ < 15

    2.5.5 Coefficient de Poisson : Lprouvette subit aussi des dformations latrales : le coefficient de Poisson, ou coefficient de contraction

    latrale dans le domaine lastique est le rapport sans dimension

    = z /x, avec :z dformation dans le sens de la traction et x la dformation dans le sens transverse.

    Ce coefficient, compris entre 10-2 et 0.4, dpend lgrement de la temprature.

    2.5.6 Module de cisaillement : G

    Le module de cisaillement G ou module de Lam ou module de Coulomb, exprim en MPa ou GPa, dfinit

    le cisaillement lastique conscutif lapplication dune sollicitation de cisaillement.

    Il varie sensiblement comme E en fonction de la temprature et du type de matriau. Pour les matriaux

    isotropes on a la relation :E

    G =2(1+)

    2.6 La rsilience

    On mesure lnergie qui provoque la rupture en flexion dune prouvette entaille en U ou en V (Kcu ou

    Kcv). Lessai de rsilience (essai de Charpy) permet de dterminer la temprature de transition dun matriau

    qui spare la rupture ductile, nergie leve, et la rupture fragile du type clivage, de faible nergie.

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriauxFigure 5 : schma du mouton de Charpy

    Les ruptures ductiles sont fibreuses, tourmentes (dformation plastique) ; les rupture fragiles sont plates ou

    cristallographiques.

    Figure 6 : transition fragile/ductile dun acier 18NCD lamin.

    2.6.1 La tnacit

    Cest une caractristique la base du concept de tolrance au dommage dans les structures, qui est base sur

    la formulation des contraintes et dplacement au voisinage dune fissure de gomtrie connue. Le chargement

    est statique ou dynamique.

    Ces conditions dterminent le facteur de concentration de contraintes K, calcul, qui caractrise

    laccroissement des contraintes et des dformations provoqu par la fissure.

    La tnacit, Kc, est dtermine exprimentalement au moyen dprouvettes pr-fissures. Elle correspond

    la valeur critique K pour laquelle se produit une propagation brutale dune fissure de longueur ac sous une

    charge Pc.

    Kd est la tnacit dynamique qui correspond la valeur critique de K sous un choc.

    3 Essai de duret

    3.1 Dfinition de la duret

    La duret est la rsistance quoppose un matriau la pntration dun corps plus dur, appel pntrateur.

    Elle sexprime par le symbole H (HARDNESS).Diffrentes techniques de mesure de duret existent. Les mesures de duret permettent de dterminer de

    faon non destructive et facilement lune de caractristiques de matriaux. Elles sont complmentaires aux

    essais de traction uniaxiale.

    3.2 Techniques de mesure de duret

    Les essais les plus courants se font par pntration : le pntrateur peut tre soit une bille soit une pyramide.

    Les plus connus sont les essais BRINELL, ROCKWELL et VICKERS. La duret dpend la fois de la limite

    lastique et de la capacit de durcissement par dformation, puisque des dformations de lordre de 8 10 %

    sont ralises lors de lessai. Il est difficile de relier quantitativement des mesures de duret faites sur le mme

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriauxmatriau par diverses mthodes. Il existe cependant des tables de correspondance commodes malgr leur

    caractre approch.

    De mme, il est difficile de corrler la duret aux caractristiques de traction ; cependant pour un type

    dalliage, il est toujours possible de trouver de telles corrlations. De telles correspondances sont trs

    avantageuses, car les essais de duret exigent peu de matire et de temps.

    3.3 Essai de duret VICKERS (NF EN ISO 6507-1, NF A 03-253)

    3.3.1 Principe de lessai Vickers (HV)

    Lessai consiste imprimer dans la pice, un pntrateur en diamant en forme de pyramide droite base

    carre, dangle au sommet gal 136, sous une charge P, et mesurer la diagonale d de lempreinte laisse sur

    la surface aprs enlvement de la charge.

    2 2

    charge de l'essai (kgf) PHV = = 1,8544

    aire de l'empreinte (mm ) d

    En pratique, on mesure les deux diagonales et on fait la moyenne. En fonction de la valeur trouve et de la

    charge utilise, des tables donnent directement la duret HV.

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriaux

    3.3.2 Charges dessaiDsignation Charges (en kgf)

    Essai de duret Vickers 5-10-20-30-50-100

    Essai de duret Vickers sous charges rduite 0,2-0,3-0,5-1-2-2,5-3

    3.3.3 Conditions dexcution de lessai Lessai doit tre effectu temprature ambiante (23 10 C) et sur une surface lisse, plane et non crouie ;

    La mise en charge doit tre faite en 5 8 s ;

    La charge dessai est ensuite maintenue pendant 10 15 s ;

    Lpaisseur de la pice tester ne doit pas tre infrieure 1,5 d ;

    La distance entre les centres de 2 empreintes doit tre suprieure ou gale 3 d ;

    La distance du bord de pice au centre de lempreinte doit tre suprieure ou gale 2,5 d.

    3.3.4 Expression de la duret Vickers220 HV30 : Duret Vickers de 220 dtermine sous une charge de 30 kgf pendant 15 s.

    Si le temps dapplication est diffrent de 15 s, il est prcis. Ex : 400 HV10/20 (charge 10 kgf, temps

    dapplication 20 s).

    3.3.5 chelle de duret

    Son chelle stend de 0 1000 (et plus) et permet de mesurer pratiquement toutes les durets.

    3.4 Essai de duret BRINELL (NF EN 10003-1 3)

    3.4.1 Principe de lessai Brinell (HB)

    Lessai consiste imprimer dans la pice, une bille de diamtre D, sous une charge P, et dterminer le

    diamtre moyen d de lempreinte laisse sur la surface aprs enlvement de la charge.

    charge de l'essai (kgf) 2.PHB = =

    airedel'empreinte(mm) .D.(D- D -d)

    En pratique, on mesure d et des tables donnent directement la duret HB. Selon la nature de la bille, les

    symboles sont :

    HBS pour lessai effectu avec une bille en acier trait ;

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriaux

    HBW pour lessai effectu avec une bille en carbure de tungstne.

    3.4.2 Billes et charges utilisesP/D 1 2,5 5 10 Matriaux tests

    P = 30D2P = 10D2P = 5D2

    P = 2D2

    30105

    2

    187,562,531,25

    12,5

    750250150

    50

    30001000500

    200

    Aciers Bronzes spciauxLaitonsCuivre Duralumin Zinc

    Plomb Etain

    3.4.3 Conditions dexcution de lessai

    Lessai doit tre effectu temprature ambiante (23 10 C) et sur une surface lisse, plane et non crouie ;

    La mise en charge doit tre faite en 5 8 s ;

    La charge dessai est ensuite maintenue pendant 10 15 s ;

    Lpaisseur de la pice tester ne doit pas tre infrieure 8 d ;

    La distance entre les centres de 2 empreintes doit tre suprieure ou gale 4d ;

    La distance du bord de pice au centre de lempreinte doit tre suprieure ou gale 2,5 d.

    3.4.4 Expression de la duret Brinell

    Ex : 255 HBS 2,5/187,5/15 : Duret Brinell de 255 obtenue avec une bille en acier de 2,5 de diamtre sous

    une charge de 187,5 kgf pendant 15 s.

    3.4.5 chelles de duret

    Bille en acier trait : de 0 450 HBS ;

    Bille en carbure de tungstne : de 0 650 HBS ;

    3.5 Essai de duret ROCKWELL (NF EN 10109-1 3)

    3.5.1 Principe de lessai Rockwell (HR)

    Lessai consiste imprimer, en deux temps, dans la couche superficielle de lchantillon essayer, un

    pntrateur de type normalis (cne diamant ou bille dacier) et mesurer laccroissement rmanent de la

    profondeur de pntration de ce pntrateur.

    h hHRC 100- ; HRB 130-0.002 0.002

    = =

    Dpartement du Gnie Mcanique Page 31 sur 72 ISSAT.So

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    Chapitre IV Caractristiques mcaniques des matriaux Cours science des matriaux

    3.5.2 Symboles et dsignations

    F0 : Charge initiale en kgf ;

    F1 : Surcharge en kgf ;

    F : Charge totale en kgf ;

    a: Profondeur de pntration sous leffet de la charge initiale avant application de la surcharge ; c: Accroissement de la profondeur de pntration sous leffet de la dcharge ;

    h : Accroissement rmanent de la profondeur de pntration sous la charge initiale aprs enlvement de la

    surcharge ;

    HR: duret ROCKWELL;

    3.5.3 Pntrateur et charges utiliss au laboratoireEssai Pntrateur Charges

    HRBHRC Bille 1,5875 en acier traitCne diamant dangle au sommet gal 120 Po = 10 kgf, P1 = 90 kgfPo = 10 kgf, P1 = 140 kgf

    3.5.4 Conditions dexcution de lessai

    Lessai doit tre effectu temprature ambiante (23 10C) et sur une surface lisse, plane et non crouie ;

    La charge P0 sera applique sans choc ni vibration ;

    La surcharge P1 sera applique sans choc ni vibration en 2 8 s, il ny a pas de temps de maintien ;

    Lpaisseur de la pice tester ne doit pas tre infrieure 10 e ;

    La distance entre les centres de 2 empreintes doit tre suprieure ou gale 2d ;

    La distance du bord de pice au centre de lempreinte doit tre suprieure ou gale 1 mm.

    3.5.5 Expression de la duret Rockwell

    Chaque essai possde son symbole (ex. 35 HRC, 80 HRB).

    3.5.6 Domaine dapplication des chelles usuelles

    HRB : Duret comprise entre 30 et 100 HRB

    HRC : Duret comprise entre 20 et 70 HRC

    Dpartement du Gnie Mcanique Page 32 sur 72 ISSAT.So

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    CHP V. TRAITEMENTSTHERMIQUES DESACIERS

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriaux

    GnralitLes traitements thermiques ont pour objet de soumettre lacier laction de cycles thermiques appropris

    afin de lui confrer des proprits particulires adaptes sa mise en uvre ou son utilisation.

    Les principaux objectifs poursuivis peuvent tre dcrits comme suite :

    Produire des modifications de la nature des constituants prsents, sans changement de la composition

    chimique globale moyenne. Ces constituants peuvent tre en quilibre ou hors quilibre en fin dopration.

    Les principaux traitements de ce type sont le traitement de, durcissement par trempe, le traitement par

    prcipitation, le recuit, le traitement par le froid ;

    Produire des modifications microstructurale de la dimension de la forme et de la rpartition des constituants

    sans modifier leur nature. Les principaux traitements de ce type sont le recuit de globularisation, le traitement

    daffinage structural, le recuit de grossissement du grain, le traitement de recristallisation, le traitement de

    normalisation ; Provoquer la formation de microstructures favorables, par exemple lusinage ou la mise en forme par

    dformation froid. Les principaux traitements de ce type sont le traitement dadoucissement, le patentage, le

    revenu classique ;

    liminer ou rduire les contraintes internes propres ou modifier leur rpartition, avec modification de la

    microstructure. Le revenu de dtente ou de dtensionnement en est lexemple le plus courant ;

    Provoquer le rtablissement au moins partiel des proprits physiques ou mcaniques dun acier croui sans

    modification apparente de la structure par le traitement de restauration ; Attnuer les htrognits de composition chimiques par un recuit dhomognisation.

    Le tableau qui suit rsume les principaux traitements thermiques.

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriaux

    1 Recuits et traitements connexes

    1.1 Objectifs et principes

    Au cours de son histoire, un acier peut se trouver dans des tats hors dquilibre provoqus par des

    traitements thermiques ou mcaniques antrieurs.

    Exemples : Sgrgations au cours du processus de solidification ;

    crouissage par dformation froid ;

    Contraintes de soudage, etc.

    Un certain nombre de traitements thermiques sont adapts llimination ou la rduction des effets

    nfastes de tels tats, en vue doprations ultrieures sur le mtal ou de lutilisation en service correcte de

    lacier.

    Parmi ceux-ci, les recuits forment un ensemble de traitement visant lobtention dtats proches de lquilibrestable. Le cycle thermique du traitement comprend :

    Un chauffage jusqu une temprature dite de traitement qui dpend du type de correction raliser et est lie

    aux difficults nergtiques des processus microphysiques intervenant ;

    Un maintien isotherme la temprature de traitement ou des oscillations autour de cette temprature ;

    Un refroidissement laire ou au four selon une loi programme. La vitesse de refroidissement doit tre en

    gnrale infrieure la vitesse de refroidissement critique du recuit V3.

    1.2 Divers type de traitement

    1.2.1 Recuit complet

    Il comprend un maintien vers Ac3 + 50 C pour les aciers hypoeutectodes ou Ac1 + 50C pour les

    hypereutectodes suivi dun refroidissement lent au four surtout la traverse de lintervalle critique de

    transformation.

    Dans le cas des hypoeutectodes, la ferrite et la perlite formes sont relativement grossires : rsistance et

    duret faibles et ductilit leve. Dans le cas des hypereutectodes, la globularisation partielle de la cmentite

    proeutectode permet dviter laugmentation de la fragilit dynamique lie la prsence de carbures en rseau

    inter granulaire.

    1.2.2 Recuit dhomognisation ou de diffusion

    Lors de la premire solidification (acier brut de coule, acier moul), se manifeste des phnomnes de

    sgrgation mineure : les lments allis et le carbone sont rpartis de manire htrogne lchelle du grain

    austnitique. Cette htrognit chimique, qui se conserve plus ou moins lors des transformations ultrieures,

    est nfaste pour les proprits du mtal (rponse aux traitements thermiques de trempe, formation de structures

    en bande lors du laminage, difficult de travail chaud).

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriauxPour liminer, ou au moins rduire, cette htrognit, on fait appel un recuit dhomognisation. Il

    consiste maintenir le mtal dans le domaine austnitique. Lhomognisation donc lieu par diffusion en

    phase une vitesse dautant plus grande que la temprature de maintien est leve, le coefficient de diffusion

    tant une fonction fortement croissante de la temprature 0-H

    D = D Exp( )

    RT

    . Cependant, les tempratures

    pratiquement utilisables sont limites :

    Par les risques de fusion partielle accompagne doxydation interne avec altration svre des joints de

    grains : cest le phnomne de brlure. La rgnration du mtal devient impossible par traitement thermique

    ou mcanique ;

    Par les risques de surchauffe entranant un grossissent inacceptable du grain austnitique, sans altration

    prononce des joints mais gnralement accompagne dune dgradation des proprits mcaniques. Un mtal

    surchauff peut tre rgnr par un traitement thermique et/ou une dformation plastique approprie.La temprature du traitement dhomognisation par diffusion est gnralement comprise entre 1000 et 1200

    C.

    1.2.3 Traitement daffinage structural

    Les pices ayant subi un traitement dhomognisation par diffusion, les moulages dacier, les zones

    voisines des joints souds, les pices forges haute temprature, le cur des pice cmentes, etc., ont souvent

    des structures surchauffes. Cependant, la prsence dlments carburignes ou favorisant la formation de

    nitrures (aciers calms laluminium) peut limiter le grossissement du grain .Les aciers prsente la traverse de lintervalle critique une transformation conduisant une multiplication

    des grains lors du chauffage ; ce phnomne permet la rgnration dune structure surchauffe.

    Le recuit de rgnration comprend :

    Un chauffage sans maintien prolong, une temprature lgrement suprieure Ac3 (Ac1 pour les

    hypereutectodes), de manire obtenir une austnite grains fins ;

    Un refroidissement vitesse convenable conduisant une structure ferrito-perlitique fine (cas des aciers

    hypoeutectodes). Le refroidissement ne doit pas tre trop lent au alentours de Ar1 (750-600 C), le grainferritique ayant tendance crotre dans cette zone, surtout dans le cas des aciers doux.

    1.2.4 Traitement de normalisation

    Ce traitement comme le recuit complet, conduit des structures ferrite-perlite. Cependant, la temprature de

    maintien est plus leve dans le cas des aciers hypoeutectodes et audessus de Ac cm pour les hypereutectodes.

    En outre, le refroidissement lair calme utilis est plus rapide que le cas de recuit complet. Les structures

    ferrito-perlitiques obtenues correspondent donc des grains de ferrite fins et des faibles espacements

    lamellaires dans la perlite. Ces microstructures trs homognes peuvent tre recherches dans certainesapplications mcaniques et constituent un tat initial optimal pour les traitements daustnitisation avant

    trempe.

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriaux

    1.2.5 Traitement dadoucissement

    Il est effectu quelques dizaines de degrs au-dessous de Ac1 avec un refroidissement conscutif lent pour

    obtenir un tat suffisamment adouci et aussi exempt de contraintes que possible.

    Ce traitement a pour but damliorer lusinabilit ou laptitude la dformation froid.

    1.2.6 Recuit de sphrodisation ou de globularisationSi, dans laptitude la dformation froid, il faut tenir compte de la capacit de dformation (par exemple

    pour le filage), on cherche en gnral obtenir une structure globularise de la cmentite.

    Ce recuit comprend successivement :

    Un chauffage juste au-dessous de Ac1 ;

    Un maintien prolong cette temprature, ou ventuellement une srie de refroidissements et de rchauffages

    entre deux tempratures voisines situes de part et dautre de Ac1 (recuit oscillant) ;

    Un refroidissement conscutif lent de manire obtenir une coalescence pousse de la cmentite.La globularisation peut tre obtenue beaucoup plus facilement par un revenu prolong en dessous de Ac1

    dune structure martensitique.

    1.2.7 Traitement de restauration et de recristallisation

    Le travail froid dun mtal par dformation plastique conduit un crouissage du mtal. Une structure

    crouie est caractrise par une forte dformation oriente des grains, voire une disparition des joints de grains.

    Une structure crouie contient de trs fortes densit de dfauts : lacunes et dislocations en particulier.

    Au point de vue macroscopique, lcrouissage dun mtal conduit une augmentation de Rm, de Re et H et

    une diminution de A % et de K

    1.2.7.1 Traitement de restauration

    Effectu en dessous de la temprature de recristallisation, il permet de restaurer, en partie tout au moins, les

    proprits mcaniques et physiques sans modification apparente de la structure. Il ny a pas formation de

    nouveaux grains et le processus se droule rgulirement.

    Des processus microphysiques affectent les dfauts :

    Annihilation partielle des lacunes et des dislocations ;

    Rarrangement en parois de certaines dislocations limitant des blocs cristallins faiblement dsorients et quasi

    parfaits : phnomne de polygonisation.

    Ces modifications ne sont dtectables quen microscopie lectronique transmission.

    1.2.7.2 Traitement de recristallisation

    Il est effectu dans la zone de recristallisation situe au dessus dune temprature qui dpend de la nuance de

    lacier et de son degr dcrouissage. La structure distordue et crouie par le travail mcanique froid estremplace par une nouvelle structure grains reforms. Cette transformation est accompagne dun diminution

    de Rm, Re et H et dune augmentation de A % et KPage 37 sur 72

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriauxLorsquon porte un mtal croui sa temprature de recristallisation primaire, il y a germination de

    nouveaux grains puis croissance jusquau contact mutuelle :

    La temprature de recristallisation sabaisse quand le taux dcrouissage crot ;

    La grosseur du grain diminue, pour une mme temprature de recuit si le taux dcrouissage crot.

    La recristallisation ne dbute pour une mme temprature qu partir dun taux critique de dformation.

    1.2.8 Traitement de relaxation ou de dtensionnement

    Le refroidissement rapide de fortes sections aprs austnitisation, la trempe des aciers, les oprations de

    soudage, dusinage, de travail froid sont susceptibles dengendrer un tat de contraintes rsiduelles souvent

    dommageable pour les pices ou pour les structures mtalliques.

    Les contraintes rsiduelles sont limines ou rduites par traitements thermiques subcritiques dans des zones

    de temprature infrieure ou recouvrant celles utilises pour la recristallisation. Les vitesses de chauffage et de

    refroidissement doivent tre suffisamment faibles pour ne pas introduire de nouvelles contraintes ou mmeprovoqu des fissurations au cours du traitement.

    Essentiellement d la restauration et au fluage, le phnomne de relaxation ne modifie pratiquement pas les

    proprits mcaniques du matriau, contrairement la recristallisation. En particulier, on peut dtensionner en

    surface une pice dforme froid tout en conservant le bnfice de laugmentation de duret due au

    phnomne dcrouissage. La figure qui suit illustre les diverses zones de temprature utilises pour les

    principaux traitements dcrits ci-dessus.

    1.3 La trempe

    La possibilit de faire subir un acier un durcissement par trempe est soumise deux conditions

    indispensables : mtallurgique et thermique.

    1.3.1 Condition mtallurgique

    Existence dun domaine austnitique () sur le diagramme dquilibre, de manire pouvoir austnitiser

    lacier en le portant un e temprature convenable ;

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriaux

    Existence dune transformation ( ) sur le diagramme dquilibre. La ferrite (CC) et la phase stable

    temprature ambiante.

    Les aciers correspondant ont, la temprature ambiante, ltat recuit, une constitution ferrite+perlite ou

    perlite + carbures ou plus gnralement ferrite+carbures. En contrepartie, les aciers constamment ferritiques ou

    constamment austnitiques ne peuvent pas subir de durcissement par trempe : les premiers parce quils ne sontpas austnitisables, les seconds parce que la phase () est stable temprature ambiante.

    1.3.2 Condition thermique

    Possibilit de refroidir lacier une vitesse suffisante partir de ltat initial austnitique de manire

    provoquer la formation de constituants hors quilibre recherchs. On appelle trempe lopration qui consiste

    refroidir un alliage plus rapidement qu lair calme. Lexpression trempe lair est incorrecte et le mot

    trempe nest absolument pas synonyme de durcissement.

    Austnitisation avant trempeLaustnitisation est lopration au cours de laquelle le produit ferreux est port une temprature telle que

    la constitution devienne austnitique

    Paramtres daustnitisation

    Les paramtres sont :

    La temprature daustnitisation Ta. Pour les aciers hypoeutectodes, on choisit en gnrale Ta = Ac3 + (25

    50 C) ;

    La dure daustnitisation : ta. Cette dure est fonction de la massivit de la pice.Le temps de maintien doit tre contrl pour viter le phnomne de grossissement des grains austnitiques

    pour des maintiens prolongs.

    1.4 Transformations isothermes de laustnite

    Lemploi de cycles de refroidissement comportant des paliers isothermes permet de sparer linfluence du

    temps et de la temprature sur les transformations de laustnite. Un chantillon de faibles dimensions est

    austnitis puis rapidement trs rapidement jusqu une temprature Ti < Ac1, puis maintenu cettetemprature. Lors du passage rapide de Ta Ti, laustnite ne subit aucune volution.

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriauxAu cours du maintien isotherme Ti laustnite se transforme dans des conditions hors dquilibre. Des

    techniques micrographiques et dilatomtriques permettent de suivre ces transformations en fonction du temps

    pour une srie de tempratures de maintien Ti, et de dterminer la nature des constituants forms.

    Le document exprimental rassemblant les rsultats de ltude constitue le diagramme de transformation

    de laustnite en conditions isothermes , ou diagramme TTT isotherme. Il dpend de lacier tudi et des

    conditions daustnitisation imposes.

    Les notations suivantes sont utilises pour dsigner les divers constituants prsents :A : austnite hors dquilibre ; F : ferrite ; M : martensite ; C : carbures forms lors des transformations de

    laustnite ; c : carbures non dissous au cours de laustnitisation ; P : perlite ; B : bainite.

    1.4.1 Type de transformation de laustnite en conditions isothermes

    Il existe deux classes de transformations : avec ou sans diffusion.

    1.4.1.1 Transformation avec diffusion

    Lorsque la temprature de maintien Ti est comprise entre celle du point Ae1 et celle de point Ms, les

    transformations isothermes de laustnite conduisent des agrgats ferrite-carbure : AF+C mettant en uvre

    des diffusions qui rgissent la cintique de ce type de transformations.

    une temprature de maintien isotherme Ti dtermine, la transformation de A dbute aprs un certain

    temps dincubation t0 et est terminer au bout du temps t1. Entre t0 et t1 laustnite se transforme progressivement

    en (F+C) et les moyens exprimentaux permettent dvaluer le temps ty au bout duquel la fraction massique y

    daustnite sest transforme.

    En faisant varier Ti on dtermine :

    t0 (Ti) : dbut de transformation de A (y 0) ;

    t1 (Ti) : fin de transformation de A (y 1) ;

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriaux

    ty (Ti) : fraction massique de y de A transforme.

    On peut ainsi tracer un faisceau de courbes isoaustnitiques dfinissant pour chaque valeur de Ti la cintique

    de la transformation de laustnite.

    Tant que Ti est suprieure au point Ms, cette cintique est gouverne par :

    La tendance (CFC)

    (CC), dautant plus quon sloigne de A1 ; La tendance la formation corrlative de carbure, dautant plus difficile que Ti est plus basse (diminution des

    vitesses de diffusion du carbone et des lments allis).

    Cette cintique est plus ou moins complexe et, dans les cas les plus simples (domaine perlitique) peut tre

    dcrit par une loi du type Johnson-Mehl-Avrami : ))(Exp(1 nkty =

    O y est la fraction massique de A transforme et k et n des coefficient exprimentaux. Mais, dans la plupart

    des cas, les courbes exprimentales ne sont pas interprtables simplement, en particulier dans le domaine de

    recouvrement des zones perlitique et bainitique.En fait, dans cette classe de transformations avec diffusion [AF+C], on a mis en vidence deux types

    distincts, correspondant deux mcanismes diffrents de formation de lagrgat ferrite+carbure (F+C).

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriaux

    1.4.1.1.1 Transformation perlitique.

    Elle intervient pour les tempratures leves du domaine des transformations isothermes de laustnite.

    Lagrgat (F+C) form est du type perlitique lamellaire. La phase nuclante est le carbure. La croissance

    cooprative des lamelles se fait sans relation cristallographique avec la phase mre (A). Lespacement inter

    lamellaire diminue avec la temprature, conduisant des microstructures trs fines pour des valeurs de Tisitues dans la zone infrieure du domaine perlitique. Il sensuit que le constituant form une duret dautant

    plus leve que sa temprature de formation est plus basse.

    La transformation perlitique fait intervenir dimportants phnomnes de diffusion du carbone et des lments

    allis en substitution dans A. Les carbures forms sont soit des cmentites allies, soit des carbures allis pour

    les lments les plus carburignes.

    1.4.1.1.2 Transformations bainitiques

    Au fur et mesure de Ti sabaisse, la diffusion des lments allis en substitution devient plus difficile et la

    transformation perlitique et progressivement remplace par une nouvelle transformation dite bainitique.

    Dans la transformation bainitique, la phase nuclante est la ferrite. Elle se forme par cisaillement du rseau

    de laustnite par germination selon les plans octadriques de A. les carbures (C) forms sont essentiellement

    des carbures de fer, le carbone tant le seul lment ayant un coefficient de diffusion suffisamment lev.

    On distingue deux types de bainite :

    Bainite suprieure : dans la zone suprieure du domaine bainitique, la ferrite se forme en lattes les

    plaquettes de carbure de fer prcipitant entre ces lattes peu prs paralllement elles. La prsence interlattesde la phase carbure fragile confre la bainite suprieure de mauvaises caractristiques de rsilience ;

    Bainite infrieure : dans la zone infrieure du domaine bainitique, la ferrite forme est de plus en plus

    aciculaire. La temprature Ti tant relativement basse, la diffusion du carbone devient son tour difficile. De ce

    fait, les aiguilles de ferrites sont sursatures en carbone au moment de leur formation. Les carbures de fer

    prcipitent lintrieur des aiguilles de ferrites sous forme de plaquettes trs fines, semi cohrentes avec la

    matrice ferritique ((001)//(011)) et formant un angle de 55 65 avec laxe de laiguille de ferrite. La prsence

    de ces fins prcipits de carbures conduit un durcissement par prcipitation de la matrice ferritique, confrant la bainite infrieure un excellent compromis entre la limite lastique et la rsilience.

    En rsum il existe trois types de transformations en conditions isothermes donnant trois types dagrgats

    (F+C) de microstructures diffrentes, chacune de ces transformations correspond un faisceau en C

    disoaustnitiques. Selon la nuance dacier, ces divers domaines se recouvrent plus ou moins et dans certains

    cas ne sont pas spars. Pour les aciers hypoeutectodes, on peut dlimiter ainsi trs approximativement les trois

    domaines suivants :

    AP : 750 600C ;

    AB suprieure : 600 (Bs)* 400 (Bf)* ;

    A B infrieure : 550 en dessous de Ms.

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriaux

    1.4.1.2 Transformation sans diffusion ou martensitique

    Lorsque la temprature Ti est infrieure Ms (martensite start) caractristique de la nuance et des conditions

    daustnitisation, la transformation de laustnite prend un caractre trs diffrents en donnant naissance un

    constituant particulier, la martensite (M).

    1.4.1.2.1 Caractristiques de la transformation martensitique AMEn dessous de Ms, la diffusion du carbone devient trs difficile et la transformation martensitique est une

    transformation sans diffusion. Elle est quasi instantane et, chaque temprature Ti, une fraction dtermine

    daustnite se transforme en martensite ; un maintien isotherme ne modifie pas le taux davancement de la

    raction. Les courbes isoaustnitiques sont des parallles laxe des temps.

    Pour un refroidissement trs rapide de Ta Ti < Ms, lvolution de la transformation AM est dcrite par la

    relation empirique propose par Koistinen et Marburger :

    ])(Exp[1

    n

    TiMsky=

    O y est la fraction de A transforme en M, et k et n sont des coefficients exprimentaux. Pour les aciers

    hypoeutectodes non allis et faiblement allis k = 0.011 (valeur statistique moyenne) et n = 1. On peut dfinir

    les points M50, M90, M95, etc., pour lesquels les fractions massiques de M correspondent 0.5 ; 0.9 ; 0.95.

    Selon la relation de Koistinen le point Mf (martensite finish) temprature laquelle la transformation AM

    est termine, ne peut pas tre strictement dtermin et il est li la sensibilit des mthodes de dosage desphases A ou M ; cependant, on peut par souci de simplification y faire rfrence.

    Si la temprature Ti est telle que Ms > Ti > Mf, la transformation martensitique est incomplte. Laustnite

    non transform Ti est dite rsiduelle A rs cette temprature. Pour un refroidissement trs rapide partir de Ta

    et jusqu Ti < Ms, la fraction massique Ars et daprs Koistinen : RsA Exp[ 0.011 ( )]y Ms Ti= dans les

    conditions de la figure prcdente.

    Nota : si le maintien isotherme ne fait pas voluer la transformation AM, il peut :

    Stabiliser A vis--vis dune transformation en martensite lors dun refroidissement ultrieure ;

    Transformer Ars en un autre constituant, par exemple en bainite infrieure ;

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriauxConduire un autorevenu de M, si Ti et suffisamment leve.

    La transformation martensitique devient fortement dpendante du temps si Ti est infrieure -100C -150C

    selon les nuances.

    1.4.1.2.2 Caractristiques de la martensite

    La martensite est obtenue par cisaillement complexe du rseau de laustnite, ne mettant donc en jeu que desdplacements des ions infrieurs aux distances inter-ioniques de la structure cristalline. Elle apparat lchelle

    micrographique sous forme de plaquettes finement macles ou encore de lattes forte densit de

    dislocations pour les teneurs en carbone infrieure 0.6 %. La figure qui suit reprsente la formation

    schmatique dune plaquette de martensite. Les germes de cisaillement sont induits par des concentrations

    locales de contrainte. La formation dune plaquette est associe celle dun microrelief sur une surface

    pralablement polie.

    La diffusion nintervient pas lors de la transformation martensitique, la martensite la mme compositionque laustnite initiale, qui peut tre diffrente de celle de lacier si laustnitisation est partielle. En particulier,

    la martensite est sursature en carbone par rapport une ferrite dquilibre.

    La martensite une structure cristalline quadratique ou ttragonale centre dans laquelle les atomes de

    carbone en insertion occupent prfrentiellement les sites z

    Le rapport de quadricit c/a dpend essentiellement de la teneur en carbone. Roberts a donn la relation

    empirique suivante :c

    =1+0.045(%C)

    aLa formation de la martensite correspond au passage dune structure CFC une structure voisine du CC,

    moins compacte, se fait avec augmentation du volume.

    La martensite est un constituant de duret leve pour les aciers ordinairement utiliss en traitements

    thermiques. Cette duret est due une forte densit de dislocations associe un cas extrme de durcissement

    par mise en solution solide dinsertion du carbone. Cette duret dpend surtout de la teneur en carbone de M ;

    une martensite 0.4 % C une duret de lordre HRC 60 (700 HV). ces durets leves sont associes de trs

    faibles rsiliences.1.4.2 Traitements thermiques isothermes industriels des aciers

    1.4.2.1 Trempe tage martensitique (martempering)

    Aprs austnitisation, la pice est porte et maintenue une temprature lgrement suprieure Ms. Le

    refroidissement doit tre suffisamment rapide pour viter toute transformation de laustnite avant Ms, ce qui

    limite se traitement des pices de faibles dimensions et des nuances dont les temps de dincubation

    minimaux ( nez ) sont suffisamment levs.

    Le but est dhomogniser la temprature de la pices avant la transformation martensitique : le sjours audessus de Ms doit tre suffisant mais rester infrieure t0 pour viter un dbut de transformation bainitique. La

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    Chapitre V traitements thermiques des aciers Cours science des matriaux

    transformation AM se fera ensuite peu prs simultanment dans toute la pice et les gradients thermiques

    seront faibles, do une diminution des contraintes et risques de dformation et tapures. En plus de la limitation

    des massivits des pices traitables, les caractristiques mcaniques aprs revenu sont lgrement infrieures

    celles obtenues par trempe classique et revenu.

    1.4.2.2 Trempe tage bainitique (austempering)

    Aprs austnitisation, la pice est porte et maintenue une temprature lgrement suprieure Ms.

    Contrairement au cas du martempering, le maintien est suffisant pour que la transformation bainitique ait lieu

    totalement ou partiellement si t1 est trop lev. Dans ce dernier on obtiendra une structure B+M aprs retour la

    temprature ambiante. Le traitement parfaitement isotherme rduit au minimum les dformations de trempe. En

    outre la bainite infrieure a des caractristiques Re, K au moins aussi bonnes que celle dune martensite

    revenue. La suppression du revenu est galement intressante pour les nuances prsentant une haute fragilit de

    revenu et pour les pices de faibles dimensions et de formes compliques.

    1.4.2.3 Recuit isotherme.

    Aprs austnitisation, lacier est port Ac1-25 C et maintenu cette temprature : on obtient une structure

    F+P pour les aciers hypoeutectodes.

    Dans le cas des aciers de trempabilit leve, le recuit classique exige de refroidissements trs lents. On

    procde dans ce cas un recuit isotherme au niveau du nez perlitique. Si la duret est trop leve, on fait

    suivre ce traitement par un traitement dadoucissement.

    Il est noter que le choix dune temprature daustnitisation proche de Ac3 favorise la formation de perlite

    globulaire, tandis quune temprature daustnitisation plus leve favorise lobtention de perlite lamellaire.

    1.4.2.4 Austniformage (ausforming)

    Cest un traitement thermomcanique qui consiste en une dformation intense (forgeage, laminage) en phase

    austnitique avant transformation martensitique. Cela exige dutiliser des nuances dont le digramme prsente

    des domaines : perlitique et bainitique spars par une zone de dformation austnitisation. Cet important

    crouissage augmente considrablement la den