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PlanPlanI- L’acier : présentation d’un

matériau

I-1 Composition

I-2 Processus de fabrication

II- Les phases de l’acier

II-1 Types d’acier

II-2 Nuance d’acier

III- Critères de caractérisation des

aciers

IV- Désignation des aciers

V- Conclusion

Combinaison de fer et du carbone, l’acier est un matériau obtenu par

transformation. Il peut être élaboré selon deux filières (Fonte ‘haut fourneau’ et

Ferrailles ‘four électrique’).

Ses principales utilisations sont le bâtiment et les ouvrages d’art, les moyens

de transport dont l’automobile, la construction mécanique, la chaudronnerie,

les emballages…

I- L’acier : présentation d’un matériau

L'acier est un alliage à base de fer additionné d'un faible pourcentage de

carbone (de 0,008 à environ 2 % en masse).

Il peut contenir aussi d’autres éléments en faible quantité qui sont soit des impuretés

(soufre, phosphore), soit des introductions volontaires (silicium, nickel, chrome, cuivre,

manganèse…) ajustables en fonction des qualités du produit recherché.

I-1 Composition

I-2 Processus de fabrication

Matières premières

l’acier liquide

Demi-produits

Produits finis

I-2 Processus de fabrication

II- Les phases de l’acier

Ferrite(ou Ferα) : Etat stable du fer pur en dessous de 910°C. Il a une structure cristalline cubique centrée. Il ne dissout pratiquement pas le carbone, il est doux, très malléable et très magnétique.

Austénite(ou Ferγ) : État stable du fer entre 910°C et 1400°C. Il a une structure cristalline cubique à faces centrées. Il dissout un maximum de 2,1% de carbone et il est paramagnétique.

Perlite : C'est du fer pratiquement pur qui ne contient que des traces de carbone (0.08%) à température ambiante. Elle n'est pas très dure (Hv :80 à 100), peu tenace (Rm=300N/mm²), mais elle est très ductile (A=35% après rupture).

Cémentite (ou Fe3C) : Elle contient 6,67% de C. C'est un composé très dur (dureté Vickers HV=700 à 800) mais très fragile A=0%, Rm=700N/mm².

Bainite : c'est de la ferrite sursaturée de carbone (0.06%) + cémentite (agrégat). La bainite est un composant de trempe.

Martensite : solution solide sursaturée de carbone. Elle est un composant de trempe.

II-1 Types d’acier

Aciers Hypoeutectoïdes

(de 0,008 à 0,8 %)

Aciers eutectoïdes

Aciersferritiques

E2,11%

Aciers Hypereutectoïdes(de 0,8 à 2,11 %)

S 0,8%

723°C

910°C

0,08%

Austénite

L’eutectoïde constitué de lamelles alternées de ferrite et de cémentite, c’est la perlite

- Les aciers eutectoïdes

Suivant la vitesse de refroidissement les lamelles peuvent être plus ou moins fines

En cas de refroidissement rapide, seule la microscopie électronique permet d’identifier les 2 phases.

Ils sont constitués de ferrite proeutectoïde et de perlite.

- Les aciers hypoeutoctoïdes

En augmentant le teneur en carbone

•La teneur en ferrite décroît

•La teneur en perlite croit

Ils sont constitués de cémentite proeutectoïde et de perlite.

- Les aciers hypereutoctoïdes

Re (Mpa)Re (Mpa)Rr (Mpa)Rr (Mpa)A %A %Durtée Durtée BrinellBrinell

FerritesFerrites

Ferrite pureFerrite pure10010020020050507575

Ferrite impureFerrite impure20020030030040408080

CémentiteCémentite550550

PerlitesPerlites

Perlite grossièrePerlite grossière3503506256252020185185

Perlite moyennePerlite moyenne4504508508501515205205

Perlite finePerlite fine550550107510751010225225

- Propriétés des phases remarquables

- Utilisation des aciers ferritiques

Principalement utilisés dans les applications qui exigent une grande formabilité.

- Utilisation de l’acier perlitique

Principalement utilisé dans les applications qui demandent une grande résistance.

- Utilisation des aciers hypoeutectoïdes

Ce sont les aciers de construction.

II-2 Nuance d’acier -Les aciers alliés

Propriétés mécaniquesrésilience, résistance au fluage..

la résistance à la corrosion

Propriétés physiques dilatabilité... ,

Amélioration

Ar %Ar %Rr(Mpa)Rr(Mpa)Re ( Mpa)Re ( Mpa)

Limite des aciers alliésLimite des aciers alliés662500250024002400

  Résistance à Résistance à la tractionla traction

ReReRésistance Résistance à l'usureà l'usure

Résistance à Résistance à la fatiguela fatigue

RésilienceRésilienceDureté à Dureté à

froidfroidDureté à Dureté à

chaudchaudA%A%

AluminiumAluminium              

CarboneCarbone        

CobaltCobalt            

ChromeChrome    

ManganèseManganèse      

NickelNickel      

SiliciumSilicium        

- Influence des éléments d'addition

III- Critères de caractérisation des aciers

Physique Chimique Mécanique

• Dilatation

• Conductivité thermique

•La teneur des éléments chimiques.

L’indication est soit une « fourchette » avec les teneurs maximale et minimale, soit une valeur fixe (minimale ou maximale).

•Limite d’élasticité : Re.

•Résistance à la traction : Rm.

•Allongement à rupture : A en %

•Module d’élasticité : E.

•Résilience : KCV en J/cm².

IV- désignation des aciers

Selon l’usage auquel on les destine, on peut

classer les aciers soit en fonction de leurs propriétés

mécanique (Re, Rm, A, KCV), soit en fonction de leur

composition chimique.

Catégories d'aciersCatégories d'aciersRèglesRèglesExemplesExemples

Aciers Aciers d'usaged'usage général général

1 - construction mécanique 1 - construction mécanique

1 - Lettre A1 - Lettre A2 - Valeur au 1/10 de la résistance à la 2 - Valeur au 1/10 de la résistance à la traction - Rm = 330 à 700 Mpatraction - Rm = 330 à 700 Mpa3 - Indice de la qualité (1 à 4)3 - Indice de la qualité (1 à 4)

A 33-2A 33-2A 70-2A 70-2

2 - construction métalliqu2 - construction métalliquee

1 - Lettre E1 - Lettre E2 - Valeur au 1/10 de la limite apparente 2 - Valeur au 1/10 de la limite apparente d'élasticité - Re = 240 à 360 Mpad'élasticité - Re = 240 à 360 Mpa3 - Indice de la qualité (1 à 4) 3 - Indice de la qualité (1 à 4)

E 24-2E 24-2E 36-2E 36-2

IV-a Aciers d’usage général

Catégories d'aciersCatégories d'aciersRèglesRèglesExemplesExemples

Aciers pour traitements thermiquesAciers pour traitements thermiques

1 - Non alliés de qualité courante1 - Non alliés de qualité courante1 - lettre CC1 - lettre CC2 - Nombre entier égal à 100 fois la teneur en carbone2 - Nombre entier égal à 100 fois la teneur en carbone3 - Éventuellement la lettre S (Soudabilité)3 - Éventuellement la lettre S (Soudabilité)

CC 35CC 35CC 120CC 120

2 - Non alliés de caractéristiques 2 - Non alliés de caractéristiques serréesserrées

1 - lettre XC1 - lettre XC2 - Nombre entier égal à 100 fois la teneur en carbone2 - Nombre entier égal à 100 fois la teneur en carbone3 - Éventuellement la lettre S (Soudabilité)3 - Éventuellement la lettre S (Soudabilité)

XC 18SXC 18S

3 - Faiblement alliés (la teneur de 3 - Faiblement alliés (la teneur de chaque éléments d'addition est chaque éléments d'addition est inférieur à 5%inférieur à 5%

1 - Nombre entier égal à 100 fois la teneur en carbone1 - Nombre entier égal à 100 fois la teneur en carbone2 -  Série de lettres indiquant les éléments présents dans 2 -  Série de lettres indiquant les éléments présents dans l'ordre de teneur décroissantel'ordre de teneur décroissante3 - Nombre indiquant la teneur du principal élément 3 - Nombre indiquant la teneur du principal élément d'addition :d'addition :        * x4 pour CKMNS* x4 pour CKMNS        *  x10 pour les autres éléments d'addition*  x10 pour les autres éléments d'addition

16NC616NC635 NCD635 NCD6

4 - Fortement alliés (la teneur de 4 - Fortement alliés (la teneur de chaque éléments d'addition est chaque éléments d'addition est supérieur à 5%supérieur à 5%

1 - Lettre Z1 - Lettre Z2 - Nombre entier égal à 100 fois la teneur en carbone2 - Nombre entier égal à 100 fois la teneur en carbone3 - Série de lettres indiquant les éléments présents dans 3 - Série de lettres indiquant les éléments présents dans l'ordre décroissant.l'ordre décroissant.4 - Série de nombres indiquant les teneurs respectives des 4 - Série de nombres indiquant les teneurs respectives des élémentséléments

Z 10 CN 18-12Z 10 CN 18-12Z 80 WCV 18-Z 80 WCV 18-04-0104-01

IV-b Aciers pour traitements thermiques

V- Conclusion