Charlie CERF mai 2014

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sommaire  Les propriétés de l’acier  La métallurgie et microstructure de l’acier  Les traitements thermiques  L’acier SF-2050V  Les éléments d’alliages Charlie CERF mai 2014

Qu'est ce qu'un acier ? Un acier est composé d’au moins deux éléments : le fer, en grande majorité, puis le carbone, entre 0,02% et 2% en masse. Plus de carbone transforme les aciers en fonte. Charlie CERF mai 2014

 Les propriétés de l’acier Matière première aux propriétés intéressante pour l'industrie : Très grande dureté Coût de fabrication bas application presque illimité grâce aux élément d'alliage Poids important densité moyenne : Acier au carbone = 7,7 Charlie CERF mai 2014

Différente microsutructure de l'acier L'acier, de par ça composition,a la propriété de pouvoir faire varier ses caractéristiques grâce à des traitement possible Les connaissances actuelles sur les aciers permettent d’élaborer et de comprendre les propriétés mécaniques des aciers de très haute performance dont les aciers à outils sont un bon exemple. Cette partie présente un aperçu de quelques éléments de base de la métallurgie dont une présentation des trois phases principalement présentes dans un acier. Charlie CERF mai 2014

État de phase de l'acier La structure de l’acier dépend du traitement qu'il subit, s’agençant selon plusieurs phases principales : L'austénite, La ferrite, la perlite, la bainite, martensite. Charlie CERF mai 2014

Perlite Charlie CERF mai 2014 La perlite est le produit de la réaction eutectoïde dans l’acier. Lors du refroidissement, l’austénite contenant 0.77% poids de carbone se transforme en un composé de ferrite et de cémentite que l’on appelle perlite. Cette phase est formée de lamelles alternées de ferrite et de cémentite Fe3C. La germination se fait aux joints de grains de la phase austénitique. La croissance des lamelles est parallèle et est fonction de la vitesse de refroidissement : la perlite est fine pour une vitesse élevée ou grossière pour une vitesse lente. L’espacement inter-lamellaire (finesse) diminue avec la température et influe sur les propriétés mécaniques : la dureté est d’autant plus élevée que la finesse est importante. Charlie CERF mai 2014

La martensite Charlie CERF mai 2014 La martensite est une phase métastable formée lorsque la pièce refroidit suffisamment rapidement pour qu’il n’y ait pas de diffusion possible. Cette phase se forme par cisaillement quand l’acier est chauffé dans le domaine austénitique puis refroidi assez rapidement pour éviter la diffusion du carbone et des autres éléments d’alliage (la composition est donc identique à celle de l’austénite). Elle se présente sous forme d’aiguilles ou de plaque suivant le pourcentage de carbone. Charlie CERF mai 2014

La Bainite Charlie CERF mai 2014 La bainite est un autre produit de réaction métastable qui apparaît lorsque le taux de refroidissement ou la température de transformation se situent entre la formation de la perlite et de la martensite. On distingue deux types principaux de bainite : - la bainite supérieure : dans la zone supérieure du domaine bainitique, la ferrite se forme en « lattes » séparées par des plaquettes de Fe3C (mauvaises caractéristiques de résilience) ; - la bainite inférieure : dans la zone inférieure du domaine bainitique, la ferrite aciculaire. Les carbures de fer précipitent à l’intérieur des aiguilles de ferrite sous forme de plaquettes très fines conduisant à un durcissement qui confère à la bainite un bon compromis entre limite élastique et résilience. Charlie CERF mai 2014

Les traitements thermique. La trempabilité d’un acier peut être définie comme la propriété déterminant la profondeur et la distribution de la dureté induite par une trempe. Elle est en général affectée par trois facteurs : 1. La présence d’éléments d’alliage : il retarde la germination ou la croissance des phases formées par diffusion. Le retardement de la croissance de la ferrite et de la cémentite améliore la trempabilité ; 2. La taille des grains austénitiques : plus les grains sont petits, meilleure est la trempabilité. En effet, la transformation de l’austénite vers la perlite se réalise aux joints de grains. Une taille de grains supérieure implique une densité de joints de grains plus faible et par conséquent moins de sites de germination pour la perlite. 3. L’homogénéité chimique de l’austénite : si la structure est inhomogène alors la trempe ne sera pas identique en tout point de l’échantillon. Charlie CERF mai 2014

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