Propriétés des matériaux : Les Traitements Thermiques

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1 Propriétés des matériaux : Les Traitements Thermiques
DUGUET Benjamin IFI 2007 PECOITS Matthieu Avril 2006

2 Modification des propriétés des matériaux
Modification recherchée : amélioration des propriétés mécaniques Propriétés intrinsèques des matériaux : - difficilement modifiable - dépendent du type de liaison et de l’architecture atomique (quasiment insensibles aux défauts) - varient de façon continue en fonction de la composition du mélange Propriétés extrinsèques des matériaux : - dépendent des défauts inclus dans le matériau et de la microstructure - varient considérablement en fonction de la composition et des traitements qu’on lui applique (thermiques ou mécaniques)

3 Modification des propriétés des matériaux
Les traitements thermiques - faire subir des transformations de structure grâce à des cycles prédéterminés de chauffage et de refroidissement afin d'en améliorer les caractéristiques mécaniques : dureté, ductilité, limite d'élasticité, ...

4 Durcissement par transformation martensitique
Domaine austénitique, le fer a une structure cubique à faces centrées fer γ, sites interstitiels plus grands qu’en fer α . Refroidissement rapide : la matrice de fer est contrainte par les atomes de carbone Durcissement Passage de l’austenite à la martensite

5 Durcissement par transformation martensitique
Ce durcissement important provoque aussi des effets indésirables par exemple une augmentation de la fragilité du matériau Application d’une trempe afin « d’adoucir » le matériau.

6 Durcissement par transformation martensitique
L’essai Jominy : Permet de déterminer la trempabilité d’un acier Essai normalisé. Éprouvette cylindrique de 25mm de diamètre et de 100 mm de longueur. Chauffée à la température d’austénitisation. Refroidie sur la face terminale par Un jet d’eau. Le refroidissement provoque la création d’un gradient de température selon la génératrice de l’éprouvette.

7 Durcissement par transformation martensitique
La dureté diminue dans le même sens que le gradient de température

8 Durcissement par transformation martensitique
L’effet du revenu : Diminution de la dureté et des contraintes thermiques internes Obtenues lors de la trempe pour améliorer la résilience. L’essai de dureté VICKERS: Bille en diamant à base Carrée Maintien de l’effort Pendant 10 à 15s Mesure de la diagonale de l’empreinte

9 Durcissement par transformation martensitique
L’essai de résilience : Mesure l’énergie de Rupture du matériau Matériaux fragiles : Résilience faible Matériaux ductiles : Résilience élevée

10 Durcissement par transformation martensitique

11 Durcissement par précipitation
Former des précipités, cohérents avec la matrice, qui déforment localement le réseau submicronique Principe : But : - Augmenter les obstacles au mouvement des dislocations - Augmenter la limite élastique

12 Durcissement par précipitation
1 État initial 3 État trempé Monophasé (instable) Alliage biphasé Précipités« gros »  4 État Revenu biphasé, fins précipités 2 État mis ne solution Monophasé (stable)

13 Durcissement par précipitation
L’essai de dureté Brinell : Bille en acier ou en Carbure de tungstene. Maintien de l’effort Pendant 10 à 15s Mesure de diamètre Explication rapide du montage expérimental Utilisation d’une seule éprouvette chauffée à des températures différentes Un essai Brinell est réalisé à plusieurs endroits de l’éprouvette  on peut connaître la dureté en fonction de la température

14 Durcissement par précipitation
La dureté varie selon la température de revenu, il y a un pic de revenu qui correspond à la taille optimum des précipités

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16 Durcissement par transformation martensitique
La méthode de mesure Rockwell (HR) Le principe de l’essai consiste à mesurer sous une charge de 100N, l’accroissement de la profondeur de l’enfoncement d’un poinçon lorsque après avoir appliqué une charge initiale 100N, une charge F est appliquée puis enlevée Plus le matériau est dur, moins l’empreinte est profonde.

17 Durcissement par transformation martensitique
Observations : Diminution de la résilience et de l’allongement On augmente la résistance et la dureté, mais :