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OFPPT

ROYAUME DU MAROC

Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du TravailDirection Recherche et Ingnierie de la Formation

RSUM THORIQUE & GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES

Secteur : CONSTRUCTION METALLIQUE Spcialit : TSBECM Niveau : TECHNICIEN Spcialis

MODULE

N : 06

MATERIAUX ET METALLURGIE

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Document labor par : Lquipe du CDC Gnie Mcanique DRIF Rvision linguistique - - - Validation - - -

TSBECM MODULE 6 3/137

MODULE 6 : MATERIAUX ET METALLURGIE CODE : THEORIE : 40 % 24 H DUREE : 60 HEURES TRAVAUX PRATIQUES : 55 % 33 H RESPONSABILITE : DETABLISSEMENT VALUATION : 5 % 3 H

OBJECTIF OPRATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT

COMPTENCE

Mettre en uvre ses connaissances des matriaux et de la

mtallurgie PRSENTATION

Le module exploitation des connaissances des matriaux de construction est tudi au cours de la premire anne de formation. Ce module de comptence gnrale est pralable tous les modules de comptence particulire.

DESCRIPTION Lobjectif de ce module est de rendre le stagiaire apte identifier un matriau de construction mtallique ferreux et non ferreux, d'indiquer sa composition chimique, ses caractristiques mcaniques et mtallurgiques et de justifier le choix du dit matriau.

CONTEXTE DENSEIGNEMENT Lapprentissage de ce module devra dbuter ds la deuxime semaine de

cours.. Lvaluation sera individuelle. Des chantillons de diffrents matriaux ferreux et non ferreux devraient tre

prsents aux stagiaires lors de la visite dentreprises et de chantiers

CONDITIONS DVALUATION

Travail individuel. partir :

- De questions poses par le formateur ; - De plans et croquis ;

laide :

- De rgles et normes; - Des documents et catalogues ;


OBJECTIFS LMENTS DE CONTENU

1. Connatre les principaux procds dlaboration des matriaux de construction

2. Interprter le diagramme Fer-Carbone 3. Indiquer les diffrents types daciers,

de fontes et des alliages des matriaux de construction

4. Utiliser la dsignation normalise des

matriaux de construction mtallique (ferreux ou non ferreux) et donner sa composition et ses caractristiques physiques, mcaniques et mtallurgiques

A. Identifier des matriaux de construction mtallique ferreux et non ferreux et indiquer sa composition chimique et ses caractristiques physique, mcanique et mtallurgique

- Connatre les procds : - Elaboration des matriaux ferreux :

- Fonte, - Acier,

- Elaboration des matriaux non ferreux : - Aluminium, - Cuivre, - Bronze,

- Etude des diffrentes phases :

- Liquide - Solide

Perlite Ferrite Austnite Cmentite Eutectoide Hypoeutectoide.

- Aciers doux - Aciers durs - Aciers mi-doux - Fontes

- Blanches - Grises - truites

- Alliages de cuivre - Alliages d'aluminium - Aciers inoxydables - Connatre les dsignations normalises

des diffrents matriaux mtalliques - Savoir comment sortir partir de la

dsignation normalise la composition chimique et les caractristiques physiques, mcaniques etmtallurgiques

- A partir de sa dsignation normalise: - Identifier les matriaux de

construction - Indiquer :

La composition chimique Les caractristiques physiques,

mcaniques et mtallurgiques


OBJECTIFS LMENTS DE CONTENU 5. Enoncer les critres de choix des matriaux

de construction ferreux et non ferreux 6. Enoncer les principaux essais et prciser les

caractristiques quils permettent de contrler

7. Enoncer les principaux traitements

thermiques et thermochimiques permettant damliorer les performances mcaniques des matriaux de construction mtalliques

8. Connatre linfluence de la temprature sur

les caractristiques physiques, mcaniques et mtallurgiques des matriaux de construction mtalliques ferreux

B. Interprter et justifier le choix dun matriau

- Caractristiques :

- Physique, - Mcanique, - Mtallurgique, - Cot

- Essais de :

- Traction : limites d'lasticit et de rupture, module de Young et allongement

- Cisaillement - Rsilience - Duret

- Trempe : augmentation de la duret - Revenu : diminution des effets nfastes

de la trempe - Recuit : - Cmentation : augmentation de la

duret superficielle. - Changement des proprits

mcaniques - Modification de la structure granulaire . - Argumenter le choix d'un matriau .


SOMMAIRE

ELABORATION DE LACIER

1. PRINCIPES GENERAUX

2. ACIER A LOXYGENE

3. ACIER ELECTRIQUE

4. COULEE DE LACIER

APPLICATION DE NOTION DE METALLURGIE

1. TENEUR EN CARBONNE DE CERTAINS METAUX FERREUX

2. MTAUX NON FERREUX

3. COMPARAISON ENTRE LES METAUX FERREUX ET LES METAUX NON FERREUX

DESIGNATION DES ACIERS

LES PROPRIETES PHYSIQUES DES METAUX

1. PROPRIETES PHYSIQUES DES METAUX

ESSAIS MECANIQUES

1. ESSAI DEMBOUTISSAGE


2. ESSAIS DENDURANCE

3. ESSAI DE FLUAGE

4. ESSAI DE RESILIENCE ET DE FLEXION PAR CHOC

5. ESSAI DE TRACTION

6. ESSAI DE DURETE

NOTIONS DE TRAITEMENTS THERMIQUES

1. LA TREMPE

2. LE REVENU DES ACIERS

3. LE RECUIT

EXERCICES


ELABORATION DE LACIER


2. ACIER A LOXYGENE

3. ACIER ELECTRIQUE

4. COULEE DE LACIER


L'laboration de l'acier se fait:

Soit partir de la fonte liquide (fonte d'affinage): convertisseurs l'oxygne Soit partir de ferrailles par refusions au four lectrique.

Afin de constituer un stock tampon entre les H.F. et l'acirie dont les cadences de coule sont trs diffrentes on peut utiliser soit un mlangeur, soit un nombre suffisant de poches tonneaux. Le mlangeur homognise la composition de la fonte provenant des diverses coules et conduit une certaine dsulfuration de la fonte. Cette dsulfuration se fait par dplacement de l'quilibre:

[FeS] + [Mn] [Fe] + (MnS) (1).

(1) [ ] dissous dans la fonte, ( ) dissous dans le laitier.

Le sulfure de manganse s'limine soit par combustion soit par mise en solution dans la scorie.

La dsulfuration peut tre amliore par les techniques de la mtallurgie en poche: introduction de carbonate de sodium, de chaux vive (CaO) avec brassage, ou plus rcemment de magnsium (procd USIRMAG).

Le passage de la fonte liquide l'acier ncessite une diminution des teneurs de pratiquement tous les lments comme le montre la comparaison ci-dessous:


% C % Si % Mn % P % S Fontes: 3-4 0,5 2,5 1 2 2 0,1 0,05 Aciers: 0,05-1,5 0 0,5 0,3 1,5 < 0,05 < 0,05

Modes d'limination des divers lments

Carbone: il s'limine l'tat de CO2 et surtout de CO; l'limination de ces gaz est facile.

Silicium: son oxydation conduit au dioxyde de silicium SiO2: cet oxyde acide se combine avec les oxydes basiques prsents MnO, FeO et ventuellement CaO en donnant une scorie liquide qui monte la surface du bain.

Manganse: son oxydation conduit l'oxyde basique MnO qui se combine avec SiO2.

Phosphore: son oxyde P2O5 est rductible par le carbone aux tempratures leves ralises. Cependant le phosphate de calcium est moins rductible par C que le pentoxyde. En prsence de CaO et si on admet que FeO est le vecteur d'oxygne, la raction s'crira:

2P + 5FeO + 3CaO (PO4)2Ca3 + 5Fe.

Le phosphate de calcium s'limine dans la scorie. Donc une dphosphoration pousse exige un milieu trs oxydant et trs basique.

Soufre: I'oxydation des sulfures MnS ou FeS tant trs endothermique elle est peu probable aux tempratures leves de conversion. L'limination du soufre aura lieu selon:

[FeS] + (CaO) [FeO] + (CaS)(1) H > O.

(1) [ ] dissous dans la fonte, ( ) disses dans le laitier.

Elle sera favorise par un milieu trs rducteur (limination de FeO) et trs basique. Une lvation de temprature la favorisera galement et fluidisera la scorie. Dans ces conditions on a intrt introduire une fonte de teneur en soufre aussi faible que possible: intrt de la dsulfuration en poche.

L'laboration comprend en gnral deux phases distinctes:

Phase d'oxydation: limination de Ct Si Mn et du P avec action simultane de CaO pour ce dernier;

Phase de rduction: la phase prcdente conduit un mtal trs oxyd (riche en FeO) qu'il faudra rduire. En prsence de CaO, il y aura simultanment dsulfuration.

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2. ACIER A LOXYGENE

2.1. PRINCIPES ET CLASSIFICATION

Ce procd, actuellement le plus rpandu, est bas sur l'insufflation d'oxygne pur dans un bain de fonte liquide. On peut ainsi transformer celle-ci en acier liquide, en assurant simultanment l'limination de C, Si, Mn, P et S et l'lvation de temprature ncessaire pour passer de la fonte liquide (1250 C en moyenne) l'acier liquide (1600 C en moyenne). Le rglage de la temprature finale se fait par introduction de ferrailles refondre.

Les appareils (convertisseurs) sont des cornues, garnies de rfractaires, atteignant 8 m de diamtre et jusqu' 10 m de haut. Les convertisseurs sont en gnral immobiles au cours du soufflage et les divers procds se distinguent par le mode d'insufflation de l'oxygne:

Insufflation par des tuyres rfractaires places dans le fond du convertisseur:

procds OBM (Oxygen Boden Maxhtte) et LWS (Loire-Wendel-Sidlor). Insufflation par le bec de la cornue l'aide d'une lance mtallique refroidie l'eau:

procds LD (Linz-Donawitz) et son driv le procd OLP (oxygne-lance-poudre) dans lequel de la poudre de chaux est introduite simultanment pour traiter les fontes trs phosphoreuses.

Remarque : Une amlioration des procds lance consiste brasser le bain par insufflation de gaz (C02, O2, Ar, N2) par le fond: procd LBE (lance-brassage-quilibre), procd STB (Sumimoto Top and Bottom blowing process).

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2.2. DEROULEMENT DUNE OPERATION

Le procd LD est adapt au traitement des fontes peu phosphoreuses ou hmatites, le procd OLP est adapt au traitement des fontes phosphoreuses.

Procd LD

La charge est constitue de fonte liquide et de ferrailles et d'une partie du CaO ncessaire.

Le soufflage d'oxygne au cours duquel le silicium s'limine en premier dure environ 15 min. La dcarburation et la dphosphoration ainsi qu'une partie de la dsulfuration s'oprent ensuite, le reste de la chaux tant progressivement ajout en cours de soufflage. Le dbit d'oxygne va de 500 1000 m3 min -1.

Un modle mis au point par l'IRSID (CALDYN) permet le contrle dynamique du soufflage en fin d'affinage et permet l'arrt automatique de celui-ci lorsque la teneur en carbone du bain vise est atteinte: en effet une relation existe entre la vitesse de dcarburation du bain et sa teneur en carbone. L'application de ce modle exige la connaissance du dbit des fumes (par venturi) et de leurs teneurs en CO et CO2 (analyseurs).

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Aprs l'arrt du soufflage un chantillon est analys ce qui permet de prvoir les additions introduire pour atteindre une composition chimique dtermine. Ces additions ont lieu au convertisseur ou en poche lors de la coule. Outre l'ajustement de composition ces additions ont pour but de dsoxyder le bain, riche en FeO.

En effet la prsence de FeO donne un produit inforgeable et un dgagement gazeux important de CO (rduction de FeO par C): aciers effervescents.

La dsoxydation du bain se fait essentiellement par le manganse introduit surtout sous forme de ferro-manganse et selon: FeO+Mn Fe+MnO L'oxyde de manganse est insoluble dans l'acier, l'oxygne n'est en fait pas limin du bain, mais il est sous forme d'inclusions de MnO beaucoup moins nocives que FeO. L'emploi de ferro-silicium ou l'addition d'aluminium la coule conduit des aciers calms. En particulier l'addition d'Al remplace MnO par Al203 parfaitement non rductible par le carbone: il ne peut donc y avoir dgagement gazeux lors du refroidissement.

Procd OLP

Il permet d'affiner des fontes contenant jusqu' 2 % de P en insufflant de la chaux mlange l'oxygne. L'opration consiste en un premier soufflage, suivi d'un dcrassage (limination de la scorie riche en phosphore), puis un second soufflage pour parfaire dphosphoration et dsulfuration. L'analyse du bain est suivie par l'addition finale et la coule. La dure de coule coule varie de 40 min 60 min.

Procds OBM et LWS

Utilisant la mme technique que l'ancien procd Thomas on insuffle de l'oxygne pur par des tuyres rparties dans le fond du convertisseur. Afin d'viter la dtrioration du fond on injecte en mme temps un hydrocarbure dont le craquag endothermique provoque un refroidissement suffisant (fluide modrateur) la sortie mme des tuyres, protgeant le fond d'une forte lvation de temprature.

Les procds l'oxygne permettent d'laborer les nuances les plus varies d'aciers non allis et peu allis. Ils ont de faibles teneurs en P, S et surtout en azote (meilleures ductilit et rsistance au vieillissement).

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3. ACIER ELECTRIQUE

3.1. CARACTERISTIQUES ESSENTIELLES

La filire de la refusion des ferrailles utilise un four sole rfractaire sur laquelle sont places les matires refondre. L'nergie thermique est fournie par production d'arcs lectriques entre trois lectrodes et la charge. Nagure rserv l'laboration d'aciers spciaux, le procd lectrique assure actuellement une part importante du tonnage des aciers courants. Il a, dans ce domaine, dfinitivement remplac l'laboration sur sole au four Martin. Le procd lectrique basique est le plus rpandu, il est caractris par:

Une haute temprature du bain ( > 1 800C) facilement rglable, ce qui facilite la

fusion des laitiers trs rfractaires et la rduction des oxydes. La non-intervention de l'atmosphre du four qui est neutre. Les ractions ont

uniquement lieu entre le bain et les additions l'aide desquelles on peut raliser un milieu oxydant ou rducteur. On peut en outre raliser la fusion d'lments oxydables comme le Cr sans perte par formation d 'oxydes.

3.2. MARCHE DUNE OPERATION Les fours d'une capacit de 5 250 tonnes sont aliments sous des tensions de 100 200 V, l'intensit pouvant atteindre 50000 A par lectrode. La sole et les parois latrales sont garnies de revtements de dolomie (basique) qu'on rfectionne priodiquement. L'utilisation des parois refroidies l'eau se gnralise et permet, entre autres, d'augmenter la dure du revtement et de rduire la consommation des lectrodes. La marche comprend trois tapes:

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a) Fusion: aprs chargement la fusion commence et dure quelques heures. Au cours de cette tape on ajoute la chaux qui sera ncessaire la formation du laitier de dphosphoration. En fin de fusion on introduit du minerai de fer.

b) Oxydations et dcrassage: I'oxyde de fer sert de vecteur oxygne pour l'limination de si, Mn, C. La dphosphoration peut tre trs pousse, des laitiers trs calcaires pouvant tre fondus. En fin d'opration le fer commence s'oxyder. L'alimentation du four est arrte et on procde un dcrassage.

c) Rductions et additions. L'alimentation tant rtablie, on cre un laitier dsoxydant et dsulfurant par ajout de ferro-silicium, de chaux et de spath-fluor. On peut raliser des laitiers Carbures (carbure de calcium) trs rducteurs. Au four lectrique dsulfuration et dsoxydation sont trs pousses (S > 0,008%, 0 > 0,003%). Les additions finales sont ajoutes avant coule.

Remarque: Le four lectrique permet l'laboration sous vide (four induction sous vide, fours lectrodes consommables en acier). on obtient ainsi des aciers teneurs minimales en N2, O2, H2 et de propret trs pousse (faible densit inclusionnaire). Ces aciers de trs haute qualit sont caractriss par une meilleure limite d'endurance, une valeur leve de la rsidence et une tenue au fluage amliore. Leur cot est videmment plus lev que pour les aciers labors classiquement.

Dans le cas d'laboration des aciers inoxydables, on peut injecter de l'oxygne conduisant une dcarburation pousse ncessaire pour ces nuances.

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4. COULEE DE LACIER

La coule de l'acier liquide, si on excepte les aciers mouls, s'opre selon deux techniques diffrentes.

Coule en lingotires qui reste prpondrante dans les pays de technologie sidrurgique peu dveloppe (U.S.A., U.R.S.S.).

Coule continue qui est dvenue prpondrante dans les pays de technologie sidrurgique dveloppe (Japon, Allemagne [R.F.A.], Italie). La France est en position moyenne aprs ces derniers.

4.1. LA COULEE EN LINGOTIERE

L'acier labor selon les procds prcdents est recueilli l'tat liquide dans des poches. Il est ensuite coul et solidifi aprs un sjour dans la poche de 5 10 min (dcantation).

Les lingotires sont en gnral en fonte. Leur forme prfigure celle des produits lamins produire: lingots section carre pour les produits longs, section mplate pour les produits plats.

La coule se fait selon deux procds:

Coule en chute: le mtal est vers directement dans la lingotire. Coule en source: le mtal arrive par un canal en rfractaire par le bas de la

lingotire. Cette technique donne des aciers de meilleure qualit mais est plus onreuse.

Lorsque la solidification est suffisamment avance le dmoulage a lieu et les lingots sont achemins dans des fours pits o la solidification s'achve; la temprature tant maintenue 1250 C, valeur optimale pour le laminage qui va suivre.

Les dfauts principaux des lingots sont:

L'htrognit chimique inhrente au processus de solidification entranant l'existence du phnomne de sgrgation majeure ( l'chelle du lingot) et qui concerne C, S, P, O. Le forgeage suivi ou non d'un recuit d'homognisation remdie partiellement ce dfaut.

La retassure due au retrait de l'acier au cours du refroidissement. Ce phnomne concerne essentiellement les aciers calms, alors que les aciers effervescents en sont exempts. On peut y remdier en chutant la partie suprieure o est localise la poche

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de retassure, ou par masselottage, ou par compression. . Les soufflures: propres aux aciers effervescents, elles sont dues des dgagements gazeux CO, H2, N2. Elles sont aplaties par le forgeage mais leurs parois peuvent ne pas se souder.

L'emploi d'aciers semi-calms permet de profiter des avantages des deux catgories (0,05 0,15 % Si).

Les criques superficielles et les tapures internes dues des anisotropies de retrait pouvant entraner des dpassements locaux de la charge de rupture.

Remarque:

La coule sous vide s'adapte parfaitement la coule en lingotire et permet d'abaisser les teneurs en H2, N2, une forte dsoxydation des effervescents par limination de

CO (FeO + C > CO + Fe) ainsi qu'une diminution de la densit inclusionnaire.

4.2. LA COULEE CONTINUE

La poche de coule alimente directement un rpartiteur qui alimente son tour plusieurs lignes de coule. Des systmes divers (tourniquets) permettent de ne pas interrompre l'opration au changement de poche. Deux configurations sont utilises comme le montre la figure 8 qui donne en mme temps les divers organes successifs:

Machines verticales Machines courbes avec cintrage l'tat solide ou partiellement solidifi.

Les machines verticales sont plus onreuses et plus encombrantes. Cependant pour certains produits l'extraction sur cur liquide peut conduire des criques et des sgrgations. En outre sur machines courbes il y a dcantation des inclusions la partie suprieure des produits. Les machines verticales seront donc prfres pour les aciers de haute qualit.

La coule continue conduit une augmentation des cadences de coule, l'absence du phnomne de retassure. De plus elle supprime la premire tape du laminage en donnant directement des billettes, des blooms ou des brames. L'automatisation est concevable pour ces installations.

Les aciries franaises utilisent presque exclusivement pour leur production la coule continue sur machines courbes, la voie lingots tant totalement supprime

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DIAGRAMME DEQUILIBRE FER/CARBONE

SOMMAIRE

1. DIAGRAMME FER CARBONE

2. PROPRIETES DU FER (STRUCTURES CRISTALLINES ET POINT DE TRANSFORMATION)

3. ALLIAGES FERREUX

4. SOLUTION DE CARBONE DANS LE FER

5. LES PHASES

6. REMARQUES

7. INFLUENCE DES POINTS TRANSFORMATION SUR LA MICROSTRUCTURE

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5. DIAGRAMME FER CARBONE

5.1. REPRESENTATION DU DIAGRAMME Le diagramme fer - carbone se prsente comme le montre la fig. 3 Les lettres repres sont conventionnelles. Le liquidus est toujours reprsent par la ligne A C D, le solidus par la ligne A E C F D, l'eutectique par le point C. Les autres points seront explicits plus loin.

Fig. 3 DIAGRAMME FER-CARBONE

Aciers hypoeutectodes

Aciers hypereutectodes

Fontes Aciers

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5.2. DOMAINE DES ACIERS La partie du diagramme correspondant au domaine des aciers est situe gauche du point E.

DOMAINE DES ACIERS

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6. PROPRIETES DU FER (STRUCTURES CRISTALLINES ET POINT DE TRANSFORMATION)

Le schma ci-dessous montre les diffrents points de transformation et la courbe d'analyse thermique correspondante. Mise part la fusion, le fer prsente deux changements de structure cristalline qui sont des transformations isothermes par germination et croissance. Les tempratures correspondantes sont dsignes par A3 et A4.

A3 912 C Fe Fe CC CFC A4 1 394 C Fe Fe

CFC CC

Remarque le point A2 (point de CURIE) ne correspond pas un changement de

phase, mais au passage de l'tat ferromagntique l'tat paramagntique.

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7. ALLIAGES FERREUX Le fer forme des alliages avec un grand nombre d'lments. La mise en solution solide d'lments d'alliage dans le fer modifie la position des points A3 et A4. Cette modification est particulirement importante et on a class les lments en considrant leur influence sur la position de ces points. On appelle alphagne tout lment qui stabilise la phase CC. Il lve la temprature du point A3 et abaisse celle du point A4. On appelle gammagne tout lment qui stabilise la phase CFC. Il abaisse la temprature du point A3 et lve celle du point A4.

Il est noter que Les solutions solides dans le Fe y sont appeles AUSTENITES. On les dsigne par y, elles sont CFC. Les solutions solides dans le Fe ou Fe sont appeles FERRITES. On les dsigne par ou elles sont CC.

7.1. LE SYSTEME BINAIRE FE. C Le carbone est un lment fortement gammagne. De ce fait, et parce qu'il permet la formation de carbures, le carbone joue un rle particulier dans les alliages ferreux. Il y est en effet toujours prsent cause de leur mode d'laboration. Bien que des alliages industriels, aciers et fontes, mme non allis contiennent toujours d'autres lments, il est ncessaire d'tudier le systme binaire Fer + Carbone, il sert de rfrence l'tude de tous les alliages ferreux.

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8. SOLUTION DE CARBONE DANS LE FER

8.1. ETAT LIQUIDE A l'tat liquide, l'acier est une solution de carbone dans le fer. Les atomes de carbone se trouvent rpartis, d'une manire homogne, au sein des atomes de fer, en proportion dfinie par la teneur en carbone de l'acier.

8.2. SOLUTION SOLIDE A l'tat solide, les atomes de fer qui constituent la trs grande majorit des atomes de l'ensemble, occupent, comme dans le fer pur, les positions qui leur sont dvolues aux noeuds du rseau cristallin. Par contre, les atomes de carbone, dont les dimensions sont infrieures celles des atomes de fer, trouvent place dans les espaces vacants du rseau. L'ensemble constitue une solution solide de carbone dans le fer : dans l'acier, il s'agit d'une solution d'insertion.

9. LES PHASES

9.1. FERRITE A la temprature ordinaire, le fer ne peut normalement contenir, en solution, qu'une quantit infime de carbone, de l'ordre de 0,006 %, pratiquement ngligeable en comparaison de la teneur de 1,9 % susceptible de trouver place dans l'acier et mme de celles, infrieures 0,25 %, des aciers destins aux constructions soudes. Le fer tenant en solution une quantit infime de carbone porte le nom de ferrite. La ferrite est caractrise par une faible rsistance la traction associe une faible duret (80 H Brinell).

9.2. CARBONE LIBRE Le carbone de l'acier, en excs par rapport la capacit d'absorption du rseau cristallin du fer, devra prendre place en dehors des mailles de ce dernier. On peut imaginer le voir se sparer et constituer des amas de carbone libre venant s'insrer entre les structures cristallines. C'est ce que l'on constate dans le cas des fontes grises graphite "lamellaire" ou "nodulaire", ainsi que dans certains aciers, d'un type particulier, o le carbone se trouve prsent sous forme de graphite. Les aciers de construction peuvent, dans certaines conditions exceptionnelles, tre affects par un phnomne de sparation du carbone sous forme de graphite qui constitue alors une manifestation indsirable, susceptible de provoquer des accidents en cours de service.

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Ces exceptions mises part, le carbone en excs se trouve, pratiquement, toujours associ au fer sous forme de cmentite.

9.3. CEMENTITE La combinaison d'un atome de carbone et de trois atomes de fer constitue le carbure de fer qui porte le nom de cmentite (Fe3 C). Ce carbure, trs dur et cassant, contient, en poids, environ 6,7 % de carbone Sa duret est environ 700 H Brinell. Les aciers non allis et les fontes, si l'on excepte les fontes graphites, se trouvent ainsi normalement constitus de cristaux juxtaposs :

de ferrite, contenant en solution une quantit infime de carbone, de cmentite, contenant 6,7 % de carbone.

La ferrite et la cmentite sont les deux constituants de base de l'acier. La duret de la cmentite permet de confrer au mtal une rsistance nettement suprieure celle du fer pur, sans provoquer de fragilit, quand elle se trouve intgre un agrgat form de lamelles alternes de ferrite et de cmentite troitement associes cet agrgat porte le nom de PERLITE.

9.4. PERLITE La PERLITE, agrgat lamellaire de ferrite et de cmentite, prsente une teneur en carbone de 0,85 % C, constante et indpendante de celle de l'acier (fig. 4). Sa duret est environ 200 H Brinell et son allongement faible. La perlite se trouve normalement prsente, sous forme de plages juxtaposes aux cristaux de ferrite, dans tous les aciers dont la teneur en carbone est infrieure 0,85 %. Ces aciers sont prcisment ceux qui nous intressent.

Limites des plages de perlite

Fig. 4 AGREGAT DE FERRITE ET DE CEMENTITE Acier 0,85 % de carbone, structure entirement perlitique Cette figure schmatise les lamelles de ferrite et de cmentite. La dimension des plages est de lordre du dixime de millimtre.

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9.5. ASSOCIATION FERRITE - PERLITE Dans les aciers dont la teneur est comprise entre 0 et 0,85 % C, la perlite, qui contient la quasi totalit du carbone, va donc se trouver en proportion variable. De 0 % dans le fer pur ou la ferrite (fig. 4.1 (a)) elle atteint 100 % dans l'acier 0,85 % C (fig. 4.1 (c)). Les aciers de construction, dont la teneur en carbone ne dpasse pas 0,6 %, et reste mme infrieure 0,25 % dans le cas des nuances soumises aux exigences de la construction soude, vont ainsi prsenter une structure compose de plages juxtaposes de ferrite et de perlite (fig. 4.1 (b)).

Fig. 4.1 ASSOCIATION FERRITE-PERLITE ILLUSTRANT LINFLUENCE DE LA TENEUR EN CARBONE

La capacit de dformation de la ferrite est pratiquement quivalente celle du fer pur. La perlite, beaucoup plus dure et peu dformable, agit la manire d'une armature en gnant, par un effet de bridage, la dformation de la ferrite sous l'action d'un effort appliqu. Il en rsulte une modification du processus de dformation conduisant la rupture : celle - ci intervient sous une charge d'autant plus leve que la proportion de perlite est, elle - mme, plus grande. Bien entendu, la dformation atteinte par le mtal au moment de la rupture varie en raison inverse de la teneur en perlite, dont la capacit de dformation est trs infrieure celle de la ferrite. La capacit de dformation de l'acier (allongement de rupture A %, tenue au pliage et aux chocs) varie, pour cette raison, en sens inverse de sa rsistance la traction. Ainsi, par le biais de la quantit de perlite qu'il contribue former, le carbone constitue le facteur essentiel dterminant les proprits de l'acier.

(a) (b) (c)

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10. REMARQUES

10.1. INCONVENIENT DUNE TENEUR EN CARBONE TROP ELEVEE. CEMENTITE LIBRE

Si la teneur en carbone de l'acier dpasse 0,85 %, la cmentite en excs n'a plus la possibilit de s'associer la ferrite pour constituer de la perlite. Cette teneur de 0,85 % marque ainsi le seuil au-del duquel la cmentite en excs va se prsenter sous la forme de lisers continus situs aux joints des grains (fig. 4.2).

Fig. 4.2 STRUCTURE DES ACIERS A TENEUR EN CARBONE SUPERIEURE A 0,85 %

10.2. POSITION DES ACIERS DE CONSTRUCTION EN FONCTION DE LEUR TENEUR EN CARBONE

Ces aciers dont la teneur en carbone est comprise entre 0,05 et 0,6 % n'occupent, en dfinitive, qu'une bande relativement troite dans la plage des teneurs en carbone des aciers qui s'tend de 0 1,9 %.

POSITION DES ACIERS DE CONSTRUCTION DE GRANDE CONSOMMATION EN FONCTION DE LEUR TENEUR EN CARBONE L'ensemble des alliages binaires fer-carbone prsentent les phases suivantes :

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FERRITE : solution solide d'insertion de carbone dans le fer (solubilit maxi 0,02 % 727 C) la ferrite a est CC. FERRITE : solution solide d'insertion de carbone dans le fer (solubilit maxi 0,1 % 1 487 C) La ferrite est CC. AUSTENITE : solution solide d'insertion de carbone dans le fer, CEMENTITE ou carbure de fer, Fe 3 C : sa composition correspond une teneur de 6,67 % de carbone. CARBONE PUR (graphte) : la solubilit du fer dans le carbone est nulle.

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11. INFLUENCE DES POINTS TRANSFORMATION SUR LA MICROSTRUCTURE

Lexploitation du diagramme Fe. C permet dtudier la constitution des aciers non allis dans les conditions dquilibre thermodynamique. Ds que les conditions de refroidissement ne sont plus suffisamment lentes, le facteur temps va jouer un rle important.

Ltude complte de la cinmatique des transformations sera entreprise lors de la prsentation des courbes TTT et TRC. Dans ce paragraphe, nous nenvisagerons que le cas o les vitesses de refroidissement ne sont pas suffisantes pour entraner lapparition de constituants de nature diffrente de ceux donns par le diagramme dquilibre.

11.1. POINTS DE TRANSFORMATION

Ae1 : Temprature dquilibre dfinissant la limite infrieure dexistence de laustnite. Temprature de la transformation eutectode Ae3 : Temprature dquilibre dfinissant la limite suprieure dexistence de la ferrite Aecm : Temprature dquilibre dfinissant la limite suprieure dexistence de la cmentite dans un acier hypereutectode Ae4 : Temprature dquilibre dfinissant la limite entre le domaine dexistence de laustnite et de la ferrite . Ce point na dimportance que pour certains cas particuliers (soudage). Il nest pas indiqu sur le schma. A2 : Point relativement moins important pour les applications courantes point de CURIE

11.2. MICROSTRUCTURES DES ACIERS

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Le diagramme de phase permet de dterminer la nature des constituants susceptibles de se former : il ne permet en aucun cas de prvoir la morphologie qui dfinit la microstructure du mtal. Cette microstructure qui dpend des conditions de germination et de croissance des diverses phases est essentiellement fixe par les conditions de refroidissement. Nous nous contentons de commenter un exemple particulier afin de dgager quelques faits gnraux. En 1 dans le domaine austnitique la structure est caractrise par une grosseur de grain dtermine par des conditions daustnitisation donnes. En 2 lorsque la temprature atteint AR3 (< AE3) caractristique de la vitesse de refroidissement utilise, la germination de la phase ferritique commence. Cette germination a lieu en gnral aux joints de grains austnitiques. La croissance des cristaux de ferrite dpend de la vitesse de transfert de lnergie thermique produite par la transformation et de la vitesse de diffusion du carbone, en excs par rapport la limite de solubilit dans la ferrite.

CAS DUN ACIER A 0,4 % : ACIER HYPOEUTECTOIDE

Pour des vitesses de refroidissement faibles, et des grains austnitiques petits, les cristaux ferritiques pourront prendre la forme polygonale normale et conduire une rpartition cellulaire de la ferrite en a. Pour des vitesses de refroidissement leves et des grains austnitiques grossiers, les cristaux ferritiques se dveloppent sous forme de plaquettes, donnant naissance une rpartition aciculaire ou de Widmanstten en b. Les structures aciculaires sont caractristiques des zones surchauffes, au voisinage des joints souds et dans les aciers mouls bruts de moulage.

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APPLICATION DE NOTION DE METALLURGIE

SOMMAIRE


2. MTAUX NON FERREUX


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Mtaux Teneur en carbone (%) Fer Moins de 0,06

Acier doux Entre 0,06 et 0,2 Acier semi-dur

Entre 0,2 et 0,5

Acier dur (acier outils)

Entre 0,5 et 1,5

Fonte Plus de 2

Teneur en carbone La diffrence essentielle entre chaque type d'acier rside dans la proportion de carbone qu'il contient si le fer et le carbone sont allis, dans la mesure o la teneur en carbone ne dpasse pas 1,5%, on obtient les aciers. Par contre, si l'alliage contient plus de 1,5% de carbone, on entre dans le groupe des fontes. Le carbone dtermine la duret et la tnacit des aciers. Plus un acier en contient, plus il est rsistant. Cependant, il faut galement tenir compte des procds de production, des autres lments d'alliage et de la nature du traitement thermique, lesquels contribuent modifier certaines proprits physiques des matriaux.

12.1. ACIERS DOUX ET SEMI-DURS

Les aciers doux ( faible teneur en carbone) possdent entre 0,06 et 0,2 % de carbone. Les aciers semi-durs ( moyenne teneur en carbone) en possdent entre 0,2 et 0,5 %. D'autres lments, tels que le silicium, le soufre, le manganse et le phosphore, sont aussi prsents dans l'acier en faible quantit. Voici leurs teneurs limites:

silicium: 0,06 %; manganse: 1,2 %; soufre: 0,06 % phosphore: 0,06 %.

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Applications des aciers au carbone selon leur teneur en carbone

12.1.1.Aciers doux

L'acier doux est le mtal le plus courant et le plus largement utilis dans l'industrie de la transformation des mtaux. Il sert la fabrication d'une multitude de pices, telles que les boulons, crous, les rondelle, les articles en tle. Il constitue environ 85% de la production de l'acier. Il est surtout choisi pour sa mallabilit froid. cause de leur faible teneur en carbone, les aciers doux ne peuvent tre tremps par traitement thermique. En revanche, il peuvent tre cment dans le but d'augmenter leur quantit en carbone en surface. C'est pour cette raison que l'acier doux est parfois appel acier de cmentation. L'paisseur de la couche cmente est habituellement infrieure 1,2 mm. Aprs la cmentation, les pices peuvent tre trempes afin de provoquer un durcissement structural en surface. Seule la surface pntre de carbone subira cette transformation. Cette formule est utilise lorsque l'on dsire une surface la fois dure et rsistante l'usure et un noyau tenace.

12.1.2.Aciers semi-durs Les aciers semi-durs se trempent par traitement thermique, mais dans certains cas, on a recours la cmentation. Ces aciers offrent une meilleure rsistance la traction. On s'en sert largement comme aciers d'usage gnral: estampage de cls, marteaux, tournevis, lments prfabriqus, ressorts, pices forges, etc.

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12.1.3.Aciers allis

La trempe d'un mtal est souvent excute par chauffage puis refroidissement l'eau. Avec des pices minces ou de petites dimensions, cela ne pose aucun problme, car les aciers au carbone sont appropris pour ce genre de traitement. Par contre, avec les pices de plus grandes dimensions ou plus paisses, le noyau se refroidit plus lentement que la priphrie lors du refroidissement de la pice. La duret est alors rpartie de facon ingale. De plus, des variations dimensionnelles ingales sont l'origine de tensions l'intrieur des aciers au carbone. C'est pour liminer ces inconvnients que l'on a dvelopp les aciers allis. Composition Les proprits particulires des aciers d'alliage sont dtermines par la quantit et les types d'lments d'alliage qu'ils contiennent. Il faut prciser que le carbone n'est pas considr comme un lment d'alliage. Les aciers au carbone n'entrent donc pas dans la catgorie des aciers allis. Par aciers allis, on entend des aciers teneur modre en lments d'alliage et qui exigent un traitement thermique pour acqurir les proprits correspondant l'usage auquel ils sont destins. Les alliages sont habituellement employs dans le but d'obtenir des proprits suprieures. Par exemple, les lments d'alliage permettent d'obtenir:

Une meilleure lasticit; Une duret accrue; Une meilleure tnacit; Une temprature critique modifie (temprature laquelle le mtal subit une perte

de ses proprits); Une rsistance accrue l'usure; Une meilleure aptitude la trempe; Une meilleure rsistance l'oxydation.

Les principaux types d'aciers allis sont les suivants:

Acier au nickel; Acier au chrome; Acier au nickel-chrome; Acier au nickel-chrome-molybdne; Acier au chrome-molybdne; Acier au manganse-molybdne; Acier de nitruration (durcissement de la surface par absorption d'azote).

Le phosphore, le tungstne, le cobalt, le silicium, le vanadium et le soufre entrent parfois dans la composition des aciers allis.

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12.2. UTILISATION DACIERS ALLIES TREMPANT A CUR (SANDVICK)

Utilisations L'utilisation des aciers allis est relie leur degr de trempabilit et aussi leur type, trempant cur ou de cmentation. Ces derniers, qui ne requirent qu'une surface dure pour l'usage auquel ils sont destins, servent raliser des pices telles que des engrenages, des arbres, des ressorts et des essieux.

Les aciers de nitruration, qui entrent dans la catgorie des aciers de cmentation, sont utiliss pour la fabrication de pices d'outils, de matrices, de moules, de boulons et de diffrentes pices devant prsenter une surface trs dure, mais n'tant pas soumises des efforts excessifs. Les aciers trempant cur connaissent de trs larges applications, mais on les choisit souvent lorsque la profondeur de trempe ou les proprits mcaniques sont essentielles. Par exemple, on les utilise pour les pices d'automobiles et d'avions et les dispositifs de fixation soumis de durs efforts.

12.3. ACIERS ALLIES ET APPLICATION Catgories d'aciers Applications Aciers au nickel nickel 3,50 % nickel 5,00 %

Vilebrequins, bielles, essieux

Aciers au nickel-chrome nickel 0,70 % chrome 0,70 % nickel 1,25 % chrome 0,60 % nickel 1,75 % chrome 1,00 % nickel 3,50 % chrome 1,50 %

Roues d'engrenages, chanes, goujons, vis, arbres

Aciers au molybdne chrome-molybdne nickel-chrome-molybdne nickel 1,65 % molybdne 0,25 % nickel 3,25 % molybdne 0,25 %

Essieux, cames, pices forges

Aciers au chrome faible teneur moyenne teneur

Roulements billes, bielles, ressorts

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12.3.1.Alliages

Voici une description des effets de quelques lments d'alliage sur les aciers.

12.3.2.Carbone Mme si le carbone n'est pas considr comme un lment d'alliage, il n'en constitue pas moins l'lment le plus important dans la composition d'un acier, puisque c'est lui qui en influence la duret, l'aptitude la trempe, la tnacit et la rsistance l'usure. Plus on approche de 0,85 % de carbone, plus l'acier est dur et prsente une rsistance la traction leve; par contre, sa ductilit et sa soudabilit sont amoindries. Au-del de 0,85 % de carbone, l'ajout de carbone ne modifie pas sensiblement la duret de l'acier, mais cela lui confre une meilleure rsistance l'usure.

12.3.3.Manganse Quelle que soit la teneur en carbone de l'alliage, le manganse en amliore la qualit et le fini de surface. De plus, il augmente la rsistance et la tnacit de l'acier, tout en amliorant son aptitude la trempe et sa rsistance aux chocs. L'ajout de manganse aux aciers servant la cmentation les rend trs rsistants l'usure.

12.3.4.Chrome Le chrome augmente la duret, la rsistance la corrosion et l'oxydation ainsi que la rsistance aux chocs. En contrepartie, il diminue un peu la ductilit de l'acier. Le chrome est l'lment essentiel des aciers inoxydables.

12.3.5.Nickel Le nickel amliore la rsistance la traction et la ductilit de l'acier. Il rsiste aux effets de la chaleur et de la corrosion.

12.3.6.Phosphore On trouve le phosphore en grande quantit dans les aciers d'usinage dcolletage (tournage) rapide ou faible teneur en carbone, car il amliore les qualits d'usinage. Plus la proportion de phosphore augmente, moins l'alliage est rsistant aux chocs. Par le fait mme, sa ductilit s'en trouve rduite d'autant.

12.3.7.Soufre On ajoute du soufre pour amliorer l'usinabilit de l'alliage d'acier. Cependant, plus l'alliage contient de soufre, moins il est facile souder. .

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12.3.8.Silicium La principale qualit du silicium est de servir de dsoxydant lors de la fabrication des alliages d'acier. Il accrot la rsistance la duret, mais un moindre degr que le manganse.

12.3.9.Cuivre Le cuivre rduit l'usinabilit par forgeage mais n'influence pas le soudage ralis l'arc lectrique ou par procd oxyactylnique. Il amliore la rsistance la corrosion atmosphrique lorsqu'il est prsent dans l'alliage dans une proportion suprieure 0,15 %.

12.3.10.Plomb Le plomb amliore l'usinabilit de l'alliage dans lequel on le trouve.

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12.3.11.Elments utiliss dans la fabircation des aciers

lments Symbole chimique Effets Utilisations

Aluminium Al Dcapant pour liminer les impurets et amliorer la grosseur du grain; limite le grossissement du grain.

Fabrication des aciers

Carbone C Augmente la duret. Aciers mouls basse, moyenne ou haute teneur en carbone et aciers de construction.

Chrome Cr

Augmente la duret et amliore la rsistance l'usure sans fragilit augmente la tnacit et la rsistance la corrosion.

Aciers inoxydables, outils, turbines aciers de construction pices de machines, rcipients sous pression.

Cobalt Co Maintient la duret du mtal port au rouge. Fabrication de fourneaux, outils de coupe.

Cuivre Cu Augmente la rsistance la corrosion atmosphrique; abaisse la temprature critique.

Profils.

tain Sn Utilis comme revtement et pour empcher la corrosion. Industrie de mise en conserve.

Manganse Mn Affine la structure; augmente la tnacit et la ductilit. Rails, essieux, barillets d'armes feu.

Molybdne Mo Durcit et augmente la tnacit des aciers.

Rcipients sous pression, moulage pour applications sous pression, pices de machines, outils.

Nickel Ni

Rsiste aux effets de la chaleur et la corrosion; amliore la rsistance la traction.

Turbines forgeage industriel pour charpentes haute rsistance, aciers inoxydables, rcipients sous pression, rsistance la corrosion.

Phosphore P Augmente la limite apparente d'lasticit et la trempabilit. Aciers faiblement allis.

Plomb Pb Amliore l'usinabilit ajout l'tain, il est utilis pour empcher la corrosion.

Dans un milieu corrosif.

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lments Symbole chimique Effets Utilisations

Silicium Si Utilis pour amliorer la rsistance la traction; agit comme dsoxydant en gnral.

Moulage de prcision aciers aimants et pour quipement lectrique.

Soufre S Amliore l'usinabilit. Pices usines.

Titane Ti Agent nettoyant prvient la prcipitation du carbone dans les aciers inoxydables.

Aciers inoxydables, aciers faiblement allis.

Tungstne W Augmente la tnacit, la duret ainsi que la rsistance l'usure des tempratures leves.

Aciers pour outils coupe rapide, aimants.

Vanadium V

Donne de la tnacit et de la rsistance la traction rsiste l'adoucissement lors de la trempe, retarde le grossissement du grain la temprature critique.

Revtement de l'acier (galvanisation).

Zinc Zn Rsiste la corrosion. Fabrication des aciers, outils, pices de machines.

Zirconium Zr

Utilis comme dsoxydant limine l'oxygne l'azote et les inclusions d'lments non mtalliques lorsque l'acier est en fusion; structure grain fin.

Tubes de charpente.

12.4. FONTES En principe, la fonte est un alliage de fer et de carbone dont les proprits peuvent tre modifies par l'ajout de petites quantits de silicium, de manganse, de phosphore et de soufre. La fonte est prsente sous toutes les formes de lingots, mais elle est principalement utilise en fonderie, pour la fabrication de pices moules.

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Bloc-cylindres (Sandvik)

Grce sa teneur leve en carbone (de 2 4 %), la fonte est particulirement fluide haute temprature et peut donc tre coule dans des moules. Toutefois, les alliages ferreux ayant une teneur en carbone comprise entre 1,8 et 2,5 % ne sont pas couramment utiliss. La fonte sert fabriquer des pices moules telles que des pices d'automobiles, de locomotives et d'quipement agricole.

La fonte rsiste nettement mieux la compression qu' la traction. Par ailleurs, elle est relativement cassante. Les pices en fonte comportent ordinairement des surfaces d'ajustage qui sont gnralement les seules ncessiter un usinage. Les procds de transformation permettent de raffiner la fonte brute en fonte grise, en fonte blanche, en fonte mallable, en fonte nodulaire et en fonte allie.

12.4.1.Fonte brute La fonte brute n'a aucune utilisation pratique en raison de sa teneur leve en carbone. Elle sert surtout fabriquer d'autres types de fontes et des aciers.

12.4.2.Fonte grise On appelle fonte grise la fonte faite d'un mlange de fonte brute et de rebuts d'acier. Dans les entreprises, la fonte grise est la plus utilise pour fabriquer des pices coules d'usage gnral lorsque les considrations de cot sont primordiales. Les surfaces exposes ont une coloration gris sombre cause de la prsence de graphite (carbone cristallis). Parmi les caractristiques essentielles de la fonte grise, on note son aptitude amortir les vibrations, grce sa teneur leve en graphite, ainsi que sa rsistance l'usure. l'aide d'un traitement thermique, on peut tremper la fonte grise afin d'augmenter sa duret.

12.4.3.Fonte blanche La fonte blanche provient de la solidification de la fonte dans des moules en mtal, un procd communment appel moulage en coquille. Avec cette technique, le refroidissement rapide de la fonte en surface confre aux pices une surface extrmement dure. La fonte blanche est donc trs rsistante l'usure; cependant, elle est trs cassante et fragile. La fonte blanche n'est pas trs utilise, car il est difficile de la couler et de l'usiner. On l'emploie quand mme dans des applications o sa duret et sa rsistance l'abrasion peuvent tre exploites, par exemple pour la fabrication de broyeurs, de cylindres, de dents de godets d'excavatrices, etc. La fonte blanche peut tre adoucie par recuit (chauffage suivi d'un refroidissement lent).

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12.4.4.Fonte malleable

La fonte mallable est habituellement de la fonte blanche recuite. Cette fonte est mallable comparativement la fonte grise. Toutefois, son degr de mallabilit est loin d'atteindre celui du plomb. Cette fonte prsente tout de mme une certaine tnacit. La fonte mallable est utilise pour des applications requrant de la rsistance mcanique, de la ductilit, de la rsistance aux chocs et de l'usinabilit. Il existe plusieurs types de fontes mallables, dont les proprits sont assez diffrentes. La fonte mallable est utilise couramment pour fabriquer des pices telles que des engrenages, des btis, des joints de tuyauterie, etc. Certains types de fontes mallables ont des proprits assez proches de celles de l'acier pour tre utiliss dans les situations qui exigent un surcrot de rsistance l'usure.

12.4.5.Fonte nodulaire Dans la fonte nodulaire, aussi appele fonte GS (graphite sphrodal), le graphite est prsent sous forme de petites sphres (nodules), formes par l'addition de magnsium la fonte avant la coule. Cela amliore la rsistance mcanique, la tnacit et la rsistance aux chocs. La fonte nodulaire peut tre soumise des contraintes leves. Elle peut galement tre soude, ce qui la rend comparable l'acier. Elle est suprieure la fonte grise de nombreux gards, sauf en ce qui concerne sa capacit d'amortissement et sa conductibilit thermique. Elle peut tre adoucie par recuit ou trempe, partiellement ou intgralement, en coquille ou l'eau. Parmi les utilisations typiques de la fonte nodulaire, on trouve les vilebrequins, les btis de machines, les pistons, etc.

12.4.6.Fonte allie La fonte allie contient des lments d'alliage tels que le nickel, le chrome, le molybdne, le cuivre ou le manganse en quantit suffisante pour amliorer certaines proprits physiques. Habituellement, la teneur en alliage est de 3 % ou plus. Cette addition d'alliage peut amliorer:

La rsistance mcanique; La rsistance l'usure; La rsistance la corrosion; La rsistance la chaleur; La capacit d'amortissement des vibrations.

La plupart de ces proprits sont radicalement diffrentes de celles des autres fontes. Aussi, la fonte allie est-elle normalement produite par des fonderies spcialises. La fonte allie est largement utilise dans l'industrie automobile pour fabriquer des pices telles que les cylindres, les pistons, les carters et les tambours. On s'en sert aussi pour diverses pices de machines et divers outils ou d'autres lments exposs l'action d'agents abrasifs.

12.5. RESUME

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Le Carbone joue un rle essentiel dans les mtaux ferreux. Il dtermine la rsistance mcanique et la duret.

Le fer possde moins de 0,06 et 0,2% de carbone, avec possibilit de cmentation. L'acier semi-dur possde entre 0,2 et 0,5% de carbone, avec possibilit de

cmentation ou de trempe. L'acier outils possde entre0,5 et 1,5% de carbone et est trempable par

traitement thermique. Lacier inoxydable possde plus de 12% de chrome. La fonte possde plus de 2% de carbone. Presque aucun alliage ferreux dont la teneur en carbone est comprise entre 1,8 et

2,5 % n'est couramment utilis. Les aciers doux et semi-durs sont de loin les plus utiliss. Plus un acier est alli, meilleure est sa qualit.

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13. MTAUX NON FERREUX Les deux mtaux non ferreux les plus abondants dans le monde sont l'aluminium (si l'on considre l'corce terrestre) et le magnsium (si l'on tient compte la fois de l'corce terrestre et des ocans). il existe un grand nombre de mtaux dont l'lment principal n'est pas le fer, mais seulement quelques-uns sont employs dans des applications techniques. Les mtaux non ferreux ont les proprits communes de ne pas tre attirs par un aimant et de rsister la corrosion.

13.1. CARACTERISTIQUES DES METAUX NON FERREUX USUELS

Mtal Couleur Densit Point de fusion (C) Principales proprits

Aluminium (Al) Blanc brillant 2,7 660

Lger Ductile

Mallable Bon conducteur

Forme une couche d'oxyde d'aluminium

Argent (Ag) Blanc brillant 10,5 950 Mallable

Ductile Trs bon conducteur

Cuivre (Cu) Rouge brun 8,9 1083

Mallable Ductile

Conducteur Forme une couche de vert-de-

gris lorsqu'il est expos l'humidit

tain (Sn) Blanc 7,3 232

Mallable Ductile

Trs mou Faible rsistance mcanique N'est pas touch par l'eau ou

l'air

Plomb (Pb) Gris bleutre 11,3 327

Mallable Ductile

Mou Rsiste la corrosion Mauvais conducteur

Magnsium (Mg) Blanc argent 1,7 650

Mallable Ductile

Rsiste la corrosion Peut brler

Faible rsistance mcanique

Nickel (Ni) Blanc gristre 8,9 1455 Mallable Ductile

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Rsiste la corrosion

Zinc (Zn) Blanc bleutre 7,2 419 Cassant ( la temprature

ambiante) Mallable (200 C)

Rsiste la corrosion

Manganse (Mn) Gristre 7,2 1245

Cassant Trs dur Rsistant

S'oxyde facilement

13.2. ALUMINIUM Procd de transformation La transformation de l'aluminium s'effectue en deux tapes principales:

Fabrication de l'alumine; Transformation de l'aluminium par lectrolyse.

La fabrication de l'alumine se fait partir d'un minerai appel bauxite. On concasse le minerai et on le sche 700 C, puis on additionne de la soude caustique et on mlange le tout. Plusieurs ractions chimiques ont lieu avant et aprs la dcantation et la dilution du mlange. On procde ensuite la filtration, au lavage, puis la calcination 1300 C, ce qui, par raction chimique, donne l'alumine. La transformation de l'alumine se compare celle des aciers dans le four arcs lectriques. L'alumine fondue haute temprature ( 1000 C) par le courant des lectrodes est dcompose en aluminium et en oxygne. L'oxygne est consum par les anodes et dgage du monoxyde de carbone (CO). Finalement, on recueille l'aluminium priodiquement pour en faire des lingots ou des pices directement moules. Saviez-vous que... Identification et proprits L'aluminium est un mtal trop ractif avec l'oxygne pour exister l'tat libre. Ce sont ses composs qui sont les plus rpandus. Les plus connus sont le mica et l'argile. On trouve aussi de l'oxyde d'aluminium dans la nature sous forme de rubis, d'meraudes, de saphirs et de topazes. Ces pierres prcieuses contiennent de petites quantits d'oxyde de chrome, de titane, de manganse et de fer qui leur donnent leurs couleurs particulires. On fabrique des rubis artificiels en ajoutant de l'oxyde de chrome de l'oxyde d'aluminium en fusion, tandis que l'ajout d'oxyde de cobalt donne des saphirs bleus. Ces pierres artificielles sont souvent mieux formes que les pierres naturelles. L'aluminium est un mtal blanc tirant lgrement sur le bleu, dont on obtient facilement un beau fini poli. Il est aussi lger (trois fois plus que le fer) et trs mallable. Il conduit la chaleur trois fois mieux que l'acier, mais sa conductivit dcrot plus rapidement lorsque la temprature augmente. L'aluminium vient au second rang des mtaux les plus employs aprs l'acier. Il est lger, robuste, facile usiner, souvent conomique et il rsiste la corrosion. tout comme l'acier inoxydable, ds l'instant o l'aluminium est expos l'air, sa surface se recouvre d'une

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pellicule transparente qui le protge contre toute forme de corrosion. L'aluminium n'est pas magntique, il est bon conducteur de chaleur et d'lectricit.

13.3. ALLIAGES L'usage de l'aluminium pur n'est pas aussi rpandu que celui des ses alliages. Les utilisations de l'aluminium pur sont trs spcialises et limites certaines industries: emballage et conditionnement des aliments, fabrication de rflecteurs de chaleur ou de lumire, etc. De plus, il ne se coule pas aussi bien l'tat pur que lorsqu'il est alli, et son usinage pose quelques problmes en raison de sa mallabilit. Les alliages d'aluminium offrent une rsistance trs varie. Leur limite d'lasticit peut varier entre 5000 et 7000 lb/po2 selon l'alliage.

13.3.1.Magnsium Les alliages d'aluminium-magnsium peuvent tre forgs ou couls, mais ils ne peuvent subir de traitement thermique, moins qu'ils ne s'agisse d'alliages couls et qu'ils contiennent plus de 10 % de magnsium. Modrment tenaces et rsistants la corrosion, les alliages forgs sont utiliss dans la construction navale, pour les tubes d'usage gnral, les pices de tlerie, les structures soudes, etc. Les alliages couls sont utiliss pour fabriquer des rservoirs et des rcipients, des composants d'avions et de bateaux ainsi que des pices d'architecture.

13.3.2.Duralumin Le duralumin est un alliage d'aluminium, de cuivre, de magnsium, de manganse, de silicium et de fer. Trs lger, il durcit par vieillissement (durcissement graduel la temprature ambiante). Comme il rsiste bien la corrosion, le duralumin est idal dans les domaines de l'aviation et de l'automobile.

13.3.3.Manganse Les alliages d'aluminium-manganse peuvent tre durcis uniquement par travail froid (forgeage). La plupart de ces alliages se prtent bien au formage et au soudage. On utilise ce type d'alliages essentiellement pour les ouvrages structuraux, les tles, les rcipients, etc.

13.3.4.Zinc Les alliages d'aluminium-zinc contiennent, en plus du zinc, d'autres lments comme le cuivre et le magnsium. On obtient ainsi certains alliages d'aluminium parmi les plus robustes. Le durcissement se fait par vieillissement. Ces alliages sont principalement employs dans l'industrie arospatiale pour les structures d'avions et pour des pices soumises des contraintes leves.

13.3.5.Silicium

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Les alliages d'aluminium-silicium sont trs faciles couper, ce qui permet de raliser des formes complexes et des pices parois minces. On les trouve surtout dans l'industrie automobile: corps de carburateurs, pistons de moteurs, blocs-cylindres, etc. De plus en plus de pices sont coules partir d'alliages d'aluminium en raison de la lgret de ce mtal.

13.3.6.Silicium-magnsium

Les alliages d'aluminium-silicium-magnsium peuvent tre soumis un traitement thermique et ont une extrme rsistance la corrosion. Certains alliages sont employs en gnral pour la fabrication de botes, de petites embarcations, de garde-fous de ponts, de carters, etc.

13.3.7.Magnsium Le magnsium est produit en grande quantit partir de l'eau de mer. Il s'agit d'un mtal blanc argent trs lger qui ressemble l'aluminium. Cependant, il s'oxyde facilement et sa surface se couvre alors d'une pellicule gristre. Il est modrment rsistant aux produits chimiques tels que les acides, l'alcool, le phnol, les hydrocarbures, les huiles, etc. Il risque de s'enflammer lorsqu'il est chauff l'air libre. Il est n'est donc pas facilement soudable, sauf s'il est alli du manganse ou de l'aluminium. Le magnsium est employ comme dsoxydant pour le laiton, le bronze, le nickel et l'argent. En raison de sa lgret, on l'utilise pour fabriquer des pices d'avions. Les alliages de magnsium se retrouvent, par exemple, dans les machines coudre et les machines crire.

13.3.8.Cuivre Le cuivre est vendu sous les mmes formes que les aciers. Trs ductile et mallable, on peut aussi l'obtenir sous forme de fils, de tles, de tubes, de forgeages et de pices moules. Identification et proprits Le cuivre est un mtal brun tirant lgrement sur le rouge. Il permet d'obtenir facilement un beau fini poli. Il est assez lger. Le cuivre vient au troisime rang des mtaux les plus utiliss aprs l'acier et l'aluminium. C'est le premier mtal avoir t utilis par l'tre humain. Ses proprits sont multiples, mais il se distingue surtout par sa bonne conductibilit lectrique. Le cuivre est facile mettre en forme. Il possde une grande rsistance aux intempries et de bonnes caractristiques mcaniques. Le cuivre ternit mais ne rouille pas. Il possde nanmoins une faible rsistance certains acides. Une pellicule adhrente se forme sur les alliages de cuivre, les protgeant ainsi contre la corrosion. Tout comme l'aluminium, les alliages sont plus rsistants que le mtal pur. Le cuivre l'tat pur est utilis pour fabriquer des fils lectriques, de l'appareillage de communication, de la tuyauterie, des toitures, etc. Lorsqu'il est l'tat pur, il se couvre d'une couche d'hydrocarbonate (vert-de-gris) au contact de l'air humide charg de gaz carbonique.

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13.3.9.Laitons

Identification et proprits On reconnat facilement le laiton sa couleur passant du rouge cuivr, pour les alliages riches en cuivre, jusqu'au jaune pour les alliages qui contiennent un peu plus de 36 % de zinc, comme c'est le cas des alliages les plus souvent utiliss dans les ateliers d'usinage. On peut facilement obtenir un beau fini lisse. Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc dont la teneur en zinc peut excder 50 %. Chaque type de laiton prsente des caractristiques particulires. On apporte d'importantes modifications ces alliages en ajoutant, en faible quantit, des lments comme le plomb, l'aluminium, l'tain, le fer, le manganse, le nickel et le silicium. Le laiton possde une bonne rsistance la corrosion et aux contraintes mcaniques, ainsi qu'une ductilit et une mallabilit assez leves, mais moindres que celles du cuivre et de l'aluminium purs. Les qualits du laiton font en sorte qu'il peut servir la fabrication d'accessoires lectriques, de raccords, de rivets, de tuyaux, de pices embouties, de tubes et de tles. On choisit le laiton grande tnacit pour les pices de structures ncessitant une grande rsistance. Le laiton jaune est utilis dans la fabrication de conduits (radiateurs, systmes de climatisation, bornes d'accumulateurs, etc.) et de diffrentes petites pices coules. Cet alliage est utilis lorsqu'on doit obtenir des pices qui s'usinent bien faible cot. Le laiton rouge est utilis dans la fabrication de couronnes mobiles et de pompes centrifuges, d'accessoires sur les conduites essence et de transport d'huile, de petits coussinets, etc. Ce laiton est class dans la catgorie des laitons dcolletage rapide. Il possde d'excellentes proprits au regard du moulage et de la qualit du fini de surface.

13.4. BRONZE Il y a quelques annes, seuls les alliages de cuivre-tain taient considrs comme du bronze. Avec le temps et l'exigence d'autres proprits, la dfinition du bronze s'est un peu largie. Les bronzes contiennent d'autres lments d'addition principaux comme l'aluminium, le plomb, le nickel, le manganse, etc., et ce terme s'applique aujourd'hui n'importe quel alliage de cuivre autre que l'alliage de cuivre-zinc (laiton). La couleur des bronzes varie du rouge au jaune, suivant la composition des alliages. Les bronzes sont identifis selon l'lment principal ajout au cuivre.

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13.5. ALLIAGES

Cuivre-tain Trs peu utiliss, ces alliages sont souvent remplacs par d'autres alliages plus performants. Les bronzes de ce type sont surtout utiliss l o la rsistance la corrosion est importante, comme pour l'quipement marin et les corps de pompes .

13.5.1.Aluminium

Aussi appels cupro-aluminiums, ces alliages ont gnralement une teneur en aluminium infrieure 10 %, mais ils contiennent souvent d'autres lments tels que

Le fer (rsistance); Le nickel (duret et rsistance); Le manganse (robustesse); Le plomb (usinabilit).

Les caractristiques de ces bronzes, comme la duret et la rsistance, sont excellentes et nettement suprieures celles du laiton. Leur rsistance la corrosion est galement excellente. On emploie ces bronzes dans des applications telles que les engrenages, les outils, les lments de fixation, les aubes de turbines ainsi que les coussinets dans le cas des alliages contenant du plomb, puisqu'ils ont la proprit d'tre autolubrifiants.

13.5.2.Nickel Ces bronzes ont une teneur en nickel qui varie entre 10 et 30 %. Ils contiennent aussi d'autres lments d'addition. Le nickel amliore la rsistance, la duret, ainsi que les caractristiques de rsistance l'usure et la corrosion. Les alliages de ce type ont des applications diverses, notamment les tubes, les arbres, les paliers et les roulements, les corps de valves, etc.

13.5.3.Silicium Ces alliages peuvent aussi contenir d'autres lments d'addition en faible quantit. Ils possdent une rsistance exceptionnelle la corrosion et reprsentent un excellent compromis entre la robustesse, la duret, la rsistance et la coulabilit. Ces bronzes sont trs utiles dans les industries chimique, ptrolire et marine. On en fait des rservoirs, de la tuyauterie, des paliers, des pignons, des engrenages, etc.

13.5.4.Brylium Ces bronzes peuvent contenir jusqu' 2 % de bryllium en plus d'autres lments d'addition. Ils sont trempables, de sorte qu'ils peuvent acqurir d'excellentes qualits au regard de la traction et de la fatigue. On s'en sert dans la fabrication des ressorts, des matrices, des filires, des tubes et des appareils contacts haute rsistance.

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13.5.5.Titane Le titane est un mtal blanc et brillant. Le titane et ses alliages se distinguent par les caractristiques suivantes:

Trs bonne rsistance la corrosion; Charge la rupture leve; Bonnes proprits mcaniques haute temprature.

Le titane est aussi rsistant que l'acier, tout en tant deux fois plus lger. On l'utilise dans les industries arospatiale et chimique. De plus en plus, on trouve le titane et ses alliages dans diffrents secteurs industriels.

13.5.6.Nickel Le nickel est un mtal blanc gristre prsentant une bonne duret. Il est mallable et ductile. l'tat pur, le nickel est meilleur conducteur que les aciers. toutefois, lorsqu'il est alli avec du cuivre, du chrome, du fer ou du molybdne, il est moins conducteur. On utilise le nickel comme lment d'alliage pour augmenter la ductilit, la duret et la rsistance tant des mtaux ferreux que non ferreux. De plus, il permet d'augmenter la tnacit basse temprature, la trempabilit et la rsistance faible traction. On utilise les alliages de nickel pour produire des pices devant supporter des tempratures leves: rsistances lectriques d'appareils de chauffage, vaporateurs et changeurs pour l'industrie chimique, accessoires de dcorations lumineuses. L'Inconel et le Monel sont des alliages de nickel couramment utiliss. L'acier inoxydable est un alliage de nickel, de chrome et de fer.

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En raison de leurs nombreuses proprits, les mtaux non ferreux rivalisent de plus en plus avec les mtaux ferreux et tendent les remplacer dans bon nombre d'applications.

14.1. RESISTANCE A LA CORROSION Les mtaux non ferreux rsistent mieux la corrosion que les mtaux ferreux. Ces derniers, l'exception des aciers inoxydables, sont grandement attaqus par la corrosion. Chaque anne, la corrosion dgrade plusieurs centaines de milliers de tonnes d'acier.

14.2. CONDUCTIVITE ELECTRIQUE La conductivit lectrique des mtaux non ferreux est largement suprieure celle des mtaux ferreux.

14.3. CONDUCTIVITE THERMIQUE En gnral, la conductivit thermique des mtaux ferreux est infrieure celle des mtaux non ferreux.

14.4. FERROMAGNETISME Tous les mtaux ferreux, l'exception de l'acier inoxydable austnitique, sont attires par un aimant. Quant aux mtaux non ferreux, ils ne le sont pas, l'exception du nickel et du cobalt.

14.5. DENSITE L'aluminium, le zinc et l'tain sont plus lgers que le fer, tandis que le nickel, le cuivre, l'argent, le plomb et l'or sont plus lourds que le fer.

14.6. COMPORTEMENTS A BASSE TEMPERATURE Les mtaux ferreux ( l'exception des aciers haute limite lastique, des aciers inoxydables austnitiques et des aciers au nickel) deviennent fragiles et cassants basse temprature. Les mtaux non ferreux gardent leur rsistance mcanique basse temprature.

14.7. RESISTANCE MECANIQUE La rsistance mcanique des mtaux ferreux est suprieure celle des mtaux non ferreux.

14.8. COUT

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En gnral, le cot des mtaux non ferreux est suprieur celui des mtaux ferreux.

14.9. RESUME Les deux mtaux les plus abondants dans le monde sont l'aluminium et le magnsium. Les mtaux non ferreux rsistent gnralement bien la corrosion et ne sont pas magntiques. L'aluminium est trois fois plus lger et conducteur que le fer. ses alliages sont plus rsistants que le mtal pur. En raison de la facilit avec laquelle on peut le couper, I'alliage d'aluminium-silicium permet de raliser des pices complexes. L'alliage d'aluminium-silicium-magnsium a une trs grande rsistance la corrosion. Le cuivre se distingue par sa grande conductibilit lectrique. Il ternit mais ne rouille pas. ses alliages sont plus rsistants que le mtal put Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc. Il est moins mallable que le cuivre et l'aluminium purs. Le terme bronze s'applique aujourd'hui n'importe quel alliage de cuivre autre que le laiton (cuivre-zinc). Les principaux lments ajouts au cuivre pour produire diffrents bronzes sont l'tain (quipement marin, corps de pompes), l'aluminium (engrenages, outils, lments de fixation), le nickel (tubes, paliers, corps de valves), le silicium (rservoirs, tuyauterie, engrenages). Le nickel est ajout aux mtaux ferreux et non ferreux pour augmenter leur ductilit et leur rsistance ainsi que pour abaisser leur temprature critique. Le magnsium ressemble l'aluminium mais il s'oxyde facilement. En soudage, on utilise surtout les alliages de magnsium, car lorsqu'il est pur, ce mtal tend s'enflammer lorsqu'il est chauff.

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DESIGNATION DES ACIERS

SOMMAIRE

1. HISTORIQUES DES DESIGNATIONS

2. SYMBOLIQUE NF EN 10027.1

3. DESIGNATION NUMERIQUE NF EN 10027.2

4. DESIGNATION NORMALISEE

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15. HISTORIQUES DES DESIGNATIONS

15.1. HISTORIQUE DES DESIGNATIONS 1945 : Apparition des normes AFNOR (NFA) 1965 : Apparition des Euronormes (EU) 1986 : Apparition des premires normes europennes (EN) 1993 : Apparition de la norme europenne de dsignation des aciers (EN 10027) Exemple dvolution 1963 1968 1990 1993 PN A 35-501 NF A 35 501 NF EN 10025 NF EN 10025

15.2. REFERENCES NORMALISEES

- EN 10020 - Dfinition et classification des nuances dacier - EN 10027 - Systmes de classification des aciers

EN 10027.1 - Dsignation symbolique EN 10027.2 - Dsignation numrique

- EN 10079 - Dfinition des produits en acier

A 42

E 24

Fe 360

S 235

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16. SYMBOLIQUE NF EN 10027.1 Les dsignations symboliques sont classes en deux groupes principaux :

Groupe 1 : aciers dsigns partir de leur emploi et de leurs caractristiques mcaniques

Groupe 2 : aciers dsigns partir de leurs compositions chimiques et

diviss en quatre sous-groupes.

16.1. ACIERS DESIGNE A PARTIR DE LEUR CARACTERISTIQUES MECANIQUES

SYMBOLES SPECIFICATIONS SUIVI DE :

S Aciers de Construction Limite dlasticit N/mm2

P Appareils pression Limite dlasticit N/mm2

L Tubes Limite dlasticit N/mm2

E Aciers de constructions mcaniques

Limite dlasticit N/mm2

B Acier bton Limite dlasticit N/mm2

Y Acier bton prcontraint Rsistance traction N/mm2

R Aciers pour rails Rsistance traction N/mm2

H Produits plats lamins froid haute rsistance pour emboutissage froid

Rsistance traction N/mm2

M Aciers magntiques /

T Acier pour emballage, fer blanc

/

D Produits plats pour formage froid

/

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S Aciers de construction

Lettre

Caractristiques mcaniques

Groupe 1 Groupe 2 Pour les

produits en acier

G - aciers mouls (si ncessaire) S - acier de construction

n n n = valeur minimale de la limite dlasticit (Re) N/mm2 pour la gamme dpaisseur la plus faible

M = Laminage thermomcanique N = Normalis ou laminage normalisant Q = Tremp et revenu G = Autres caractristiques suivies, lorsque ncessaire, par 1 ou 2 digits

C = Formage froid spcial D = Galvanisation E = Emballage F = Forgeage H = Profil creux L = Basse temprature M = Formage thermomcanique N = Normalis ou laminage normalisant O = Offshore P = Palplanche Q = Tremp et revenu S = Construction navale T = Tubes W = Rsistant la corrosion atmosphrique an = symbole chimique de llment dalliage spcifi par ex. Cu, avec ventuellement un seul digit reprsentant 10 fois la moyenne (arrondie 0,1 %) de la fourchette spcifie de la teneur de cet lment

Tableaux 1, 2, 3

Dsignation symbolique conformment

lEN 10027 - 1 et IC 10

S185 S 355JR S355JO

S355J2G3 S355J2G4 S355K2G3

S355K2G4C S355N S355NL S355MC S355NC

+ an + an ....................... an.................................. G S n n n

Symboles additionnels pour les produits en acier

Symboles additionnels pour lacier Symboles principaux

Energie de rupture (J)

Temprature dessai (

( C)

27 40 60

JR KR LR 20

JO KO LO 0

J2 K2 L2 - 20

J3 K3 L3 - 30

J4 K4 L4 - 40

J5 K5 L5 - 50

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E Aciers de construction mcanique

Symboles principaux Symboles additionnels

Lettre


Pour lacier Groupe 1 Groupe 2

Pour les produits en

acier

E = Aciers de construction mcanique


G = autres caractristiques suivies, lorsque ncessaire, par 1 ou 2 digits

Tableau 3

Dsignation symbolique conformment lEN 10027 - 1 et IC 10

E 295 E 295 GC

E 335 E 360

+ an + an ....................... E n n n an..................................



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B Aciers bton


Lettre




acier

B = aciers bton


a = classe dexigence suivie, si ncessaire par 1 ou 2 digits

Tableau 3


B 500 H B 500 N

+ an + an ....................... B n n n an..................................



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P Aciers pour appareils pression

Lettre


Groupe 1 Groupe 2 Pour les

produits en acier

G - aciers mouls (si ncessaire) P - acier pour appareils pression


M = Laminage thermomcanique N = Normalis ou Laminage normalisant G = tremp et revenu B = Bouteilles de gaz S = Appareils pression T = Tubes G = Autres caractristiques suivies, lorsque ncessaire, par 1 ou 2 digits

H = temprature leve

L = basse temprature

R = temprature ambiante

X = temprature leve et basse temprature

Tableaux 1, 2, 3


lEN 10027 - 1 et IC 10

P 265 B P 265 GH P 355 NH

+ an + an ....................... An.................................. G P n n n



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L Aciers pour tubes de conduite


Lettre




acier

L = aciers pour des tubes de conduites


M = Laminage thermomcanique

N = normalis ou laminage normalisant

Q = tremp et revenu


a = classe durgence suivie, si ncessaire par 1 digit

Tableaux 1, 2, 3


lEN 10027 - 1 et IC 10

L 360 Na

L 360 Qa

L 360 Ma

+ an + an ....................... L n n n an..................................



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H Produits plats lamins froid en acier rsistance pour emboutissage froid


Lettre




acier

H = produits plats lamins froid et en acier haute rsistance pour emboutissage froid

n n n = valeur minimale de la limite dlasticit (Re) N/mm2

Tnnn = valeur minimale de la limite de la rsistance la traction (RmI/Nmm2)

M = lamin thermomcaniquement et lamin froid

B = durcissement par vieillissement

P =avec phosphore

X = biphas


D = revtement par tremp chaud

Tableau 2


H 420 M

+ an + an ............................

H T n n n

H n n n an..................................



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M Aciers Magntiques


Lettre

Caractristiques

Type de produit Symboles additionnels

M = Aciers magntiques

nnn = pertes totales spcifies max en W/Kg x 100

nn = 100 x paisseur normale en mm

Pour une induction de 1,5 Tesla une frquence de 50 Hz

A = grains non orients

D = non alli semi-fini (sans recuit final)

E = Alli semi fini (sans recuit final)

N = grains orients normaux

Pour une induction de 1,7 Tesla une frquence de 50 Hz

S = grains orients pertes rduites

P = grains orients haute permabilit


lEN 10027 - 1 et IC 10

M400 - 50A M140 - 30S M430 - 50D M390 - 50E

M n n n n - n n a

Symboles additionnels Symboles principaux

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R Aciers pour ou sous forme de rails


Lettre




acier

R = Aciers pour ou sous forme de rails

nnn = valeur minimale de la limite de la rsistance la traction (Rm) N/mm2

Mn = haute teneur en Mn

Cr = alli au chrome

an = symbole chimique de llment spcifi, par ex Cu digit reprsentait 10 fois la moyenne (arrondie 0,1 %) de la fourchette spcifie de cet lment

G = autres caractristiques suivies, lorsque ncessaire, par 1 ou 2 digits.

Q = tremp et revenu


lEN 10027 - 1 et IC 10

R 0900 R 0900 Mn

+ an + an ....................... R n n n n an..................................



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Y Aciers bton prcontraint


Lettre




acier

Y = Aciers bton prcontraint

nnn = valeur minimale de la limite de la rsistance la traction (Rm) N/mm2

C = Fil tir froid

H = barres formes chaud ou prcontraintes

Q = Fil tremp et revenu

S = toron



lEN 10027 - 1 et IC 10

Y 1770 C

+ an + an ....................... Y n n n n an..................................



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T Fer noir, fer blanc, fer chrom (produits en acier pour emballage)


Lettre




acier

T = fer noir, fer blanc, fer chrom (produits en acier pour emballage)

H n n n = valeur moyenne spcifie de la duret Rockwell HR 30 Tm pour le produit simple rduction

nnn = valeur nominale de la limite dlasticit (Re) Nmm2 pour le produit double rduction

Tableaux 2,3

NOTE : Aucun symbole nest affect au fer noir


lEN 10027 - 1 et IC 10

TH 52 T 660

+ an + an .......................

T n n n

T H n n



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D Produits plats pour formage froid


Lettre




acier

D = Produits plats pour emboutissage froid

Cnn = lamin froid, suivi de 2 digits

Dnn = lamn chaud pour formage direct froid suivi de 2 digits

Xnn = produit dont les conditions de laminage ne sont pas spcifies, suvi de 2 digits

D = pour revtement par tremp chaud

EK = pour maillage froid conventionnel

ED = pour maillage direct

an = symbole chimique de llment spcifi, par ex Cu digit reprsentait 10 fois la moyenne (arrondie 0,1 %) de la fourchette spcifie de cet lment

G = autres caractristiques suivies, lorsque ncessaire, par 1 ou 2 digits.

Tableaux 2 et 3


lEN 10027 - 1 et IC 10

D CO3 + 2E

+ an + an ....................... D a n n an..................................



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16.2. ACIERS DESIGNES A PARTIE DE LEUR COMPOSITION CHIMIQUE

16.2.1.Aciers non allis avec une teneur moyenne en manganse < 1 %

La dsignation comprend les symboles suivants :

la lettre C la teneur en carbone x 100

16.2.2.Aciers non allis avec une teneur moyenne en manganse 1 %

la teneur en carbone x 100 les symboles chimiques des lments dalliage les valeurs des teneurs des lments multiplies par les facteurs donns ci-

dessous.

Elments Facteur

Cr, Co, Mn, Si, Ni, W 4

Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 10

Ce, N, P, S, 100

B 1 000

16.2.3.Aciers allies dont la teneur dau moins un des elements dalliage est 5 %

la lettre X la teneur en carbone x 100 les symboles chimiques des lments dalliage les valeurs moyennes des teneurs des lments arrondies lunit la plus proche

16.2.4.Aciers rapides

les lettres HS les valeurs des teneurs des lments dalliage dans lordre suivant :

- Tungstne (W) - Molybdne (Mo) - Vanadium (V) - Cobalt (Co)

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Dsignation Lettre % Carbone Symboles chimiques Facteur

Aciers non allis C x 100

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W x 4

Aciers non allis avec Mn > 1 % et teneur dlments <

5 %

x 100 Al, Be, Cu, Mo, Ti, Ta x 10

Ce, N, P, S x 100

B x 1000

Aciers allis Teneur dlments > 5 % X x 100 Cr, Mo, Ni, etc x 1

Aciers rapides X - HS W - Mo - x 1

V - Co

Exemple :

- C 45 = aciers non allis avec 0,45 % de carbone - 45 Cr 20 = aciers non allis ayant 0,45 % de carbone et 5 % de chrome - X 3 CN 1810 - acier alli ayant 0,03 % de carbone et 18 % de chrome et 10 %

Nickel.

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C

Aciers non allis ( lexclusion des aciers de dcolletage) avec une teneur

moyenne en manganse < 1 %


Lettre


Pour lacier Groupe 1 3) Groupe 2


acier

G = acier modul (si ncessaire)

C = carbone

nnn = 100 x teneur moyenne spcifie en carbone. Lorsque la teneur en carbone nest pas spcifie sous la forme dune fourchette, une valeur reprsentative approprie doit tre choisie.

E = avec une teneur maximale en soufre spcifie

R = avec une fourchette de teneur et soufre spcifie

D = pour trfilage du fil

C = pour formage froid par ex. frappe ou extrusion froid

S = pour ressorts

U = pour outils

W = pour fils lectrodes

G = autres caractrisitiques suivies, lorsque ncessaire, par 1 ou 2 digits

an = symbole chimique de llment dalliage spcifi, par exemple Cu avec ventuellement un seul digit reprsentant 10 fois la moyenne (arrondie 0,1 %) de la fourchette spcifie de cet lment.

Tableau 3


lEN 10027 - 1 et IC 10

C 35 E

C 35 R

+ an + an ....................... G C n n n an..................................


Symboles additionnels pour lacier

Symboles principaux

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HS Aciers rapides


Lettre


Pour lacier Groupe 1 3) Groupe 2


acier

HS = acier rapide n - n = nombres, spars par un trait dunion, indiquant la teneur moyenne en % des lments dalliage dans lordre suivant :

- Tungstne (W)

- Molybdne (Mo)

- Vanadium (V)

- Cobalt (Co)

Tableau 3


lEN 10027 - 1 et IC 10

HS 2-9-1-8

+ an + an ....................... H S n - n.............


Symboles additionnels pour lacier

Symboles principaux

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Aciers non allis avec une teneur en manganse 1 % ; aciers non allis de dcolletage et aciers allis ( lexclusion des aciers rapides) dont la teneur de chaque lment dalliage est < 5 %


Lettre


Pour lacier Elments dalliage Groupe 1 Groupe 2


acier

G = acier moul (si ncessaire

nnn x 100 x teneur moyenne spcifie en carbone lorsque la teneur en carbone nest pas spcifie par une fourchette, une valeur reprsentative approprie doit tre choisie

a = symboles chimiques indiquant les lments dalliage qui caractrisent lacier, suivis par :

n - n = nombres, spars par un trait dunion, reprsentant respectivement la teneur moyenne en % des lments multiplie par les facteurs suivants :

Tableaux 1,3

Dsignation symbol

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