LES ALLIAGES FERREUX
Descriptions
La famille des aciers est subdivisée suivant 5 grandes sous familles
REMARQUE
·
L'essai
de flexion par choc sur éprouvette entaillée Charpy a pour but de mesurer
la résistance d'un matériau à la
rupture. Il est fréquemment appelé essai de résilience (la
résistance d'un matériau aux chocs)Charpy ou même essai Charpy
Une machine de traction (ou
machine d'essais mécaniques ou encore machine d'essais universelle) est un
appareil de laboratoire utilisé pour réaliser divers essais mécaniques, en
général normalisés, sur des éprouvettes ou des pièces
de matériau ayant éventuellement subi un vieillissement.
La dureté d'un matériau définit
la résistance qu'oppose une surface de l'échantillon à la pénétration d'un
poinçon, par exemple une bille en acier trempé (dureté Brinell) ou une pyramide
en diamant (dureté Vickers). S'il y résiste bien, il est dit dur, sinon il est
dit mou. La dureté se mesure sur différentes échelles selon le type de
matériau considéré.
Généralement des essais de
rebondissement ou de pénétration pour caractériser la dureté
des métaux, des matières plastiques et des élastomères. Ces
essais ont l'avantage d'être plus simples à réaliser et de donner des résultats
reproductibles. Il existe une grande variété d'essais de dureté possibles, ils
sont très utilisés en contrôle qualité pour comparer ou estimer la résistance ou
la rigidité des matériaux.
·
La
composition chimique de ces aciers, reste floue et le niveaux de
caractéristique est généralement très faible.
•
La
composition chimique de ces aciers, est plus précise et les aptitudes de
l’alliage peuvent être améliorées.
•
La
composition chimique est très précise et leurs aptitudes sont très élevées.
• Moins de 0.25%m de C• Trempabilité trop faible (-> pas de traitement thermique )• Renforçable par écrouissage• Microstructure : ferrite + perlite• Alliages mous et peu résistants mais avec une ductilité et une ténacité exceptionnelle• Usinable et soudables• Coût de production < à celui des autres aciers• Exemples d’utilisation : carrosseries de voiture, profils de construction, boîtes de conserve• Limite d’élasticité : 275 Mpa; résistance à la traction : 415 à 500 Mpa; allongement à la rupture : 25%
• 0.25%m < C < 0.60%m• Amélioration propriétés par traitement thermique :Austénitisation, trempe puis revenu (microstructure de martensite revenue)• Trempabilité faible -> traitements thermiques efficaces si pièce mince et vitesse de refroidissement très élevée• Ajout de Cr , Ni ou Mo facilite les traitements thermiques et offre de bonnes combinaisons résistances-ductilité• Traitements thermiques -> aciers plus résistants mais ductilité et ténacité moindre • Exemples d’utilisation : roues de train, voies-ferrées, engrenages ,vilebrequins
• 0.6%m < C < 1.4%m• Aciers les plus durs, les plus résistants et les moins ductiles• Durcis et revenus -> bonne résistance à l’usure• Eléments d’alliages : Cr, V , W , Mo qui se combinent au C pour former des carbures très durs (Cr23 C6, C4C3 ou WC) qui résistent très bien à l’usure• Exemples d’utilisation : outils de coupe, emporte-pièces, couteaux, rasoirs, ressorts, …..
• Acier à outils efficace si : -Excellente résistance à l’usure et à l’abrasion -Dureté élevée à haute température-Grande résilience
• Plus d’éléments -> nécessite d’un meilleur contrôle de qualité -> coût plus élevé
• Propriétés meilleurs que celles des aciers au C
• Effets similaires produits par différents éléments d’alliages -> aciers avec propriétés semblables mais avec composition différente
-> Mais certains éléments d’alliages sont chers
•
Souvent
, le meilleur acier est celui qui est le moins cher et qui peut être traité
thermiquement de manière satisfaisante pour obtenir les propriétés désirées
• Excellente résistance à la corrosion car formation d’un film d’oxyde de chrome adhérent et non poreux en surface
• Large gamme de propriétés mécaniques
• 3 classes : austénitique, ferritique, martensitique
Exemples de compositions et
d’applications les plus courantes :
utilisation d’inox à haute T° et dans milieux rigoureux car bonne résistance à l’oxydation et conservation intégrité mécanique
Les Fontes grises sont des alliages de Fer et de Carbone dont le pourcentage de carbone est supérieur à 2%. (Elles possèdent un % de Carbone plus élevé que les Aciers ) Elles ont pour caractéristique fondamentale d ’être facilement mises en forme par moulage. Par contre leur forte teneur en carbone les rend généralement plus fragiles. Dans les fontes grises, la plupart du carbone se trouve sous forme de lamelles de graphite.
La solidification à eu lieu dans le diagramme stable (Fer – graphite). (mais parfois elle peut se basculer dans le diagramme métastable selon des conditions de refroidissement et de composition précises).
La structure à 25°C (température ambiante ) est composé :soit de :
graphite + ferrite
graphite + Ferrite + perlite
soit de :graphite + perlite + eutectique phosphereux (steadite)
- Rt de l'ordre de 15 MPa
- Hb nulle
- A % nul
Il joue en effet le même rôle que des microfissures qui, lors d'un chargement, entraînent une concentration de contraintes.
2 effets majeurs de la présence du graphite :
• Diminution de la Section efficace
La dureté peut varier dans de large limite :
La composition chimique de ces aciers, reste floue et le niveaux de caractéristique est généralement très faible.• Fontes blanches : 400 à 600 HB selon le % de carbone.• Fontes grises perlitiques : 170 à 270 HB selon le paramètre Δ.• Fontes grises ferritiques : 100 à 150 HB.
Autres caractéristiques des Fontes grises :
Ø Bonne moulabilité,
Ø Bonne usinabilité,
Ø Bonne étanchéité,
Ø Bonne résistance à l'usure par frottement.
Ø Bon amortissement des vibrations (carters, bâtis,...).
Ø Bonne résistance à la corrosion,
Ø Conservation de la totalité de leurs propriétés de -100°c à + 350°c,
Ø Bonne tenue aux chocs thermiques,
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