APP MATERIAUX FONDERIE 0 Modification des propriétés mécaniques 1- Durcissement par écrouissage Durcissement par affinement de la taille.

Présentation au sujet: "APP MATERIAUX FONDERIE 0 Modification des propriétés mécaniques 1- Durcissement par écrouissage Durcissement par affinement de la taille."— Transcription de la présentation:

1 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 0 Modification des propriétés mécaniques 1- Durcissement par écrouissage229 2- Durcissement par affinement de la taille des grains232 3- Durcissement par solution solide234 4 - Durcissement structural236-246 5 - Restauration des propriétés 256-261

2 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 1 Limite élastique = contrainte qui provoque la mise en mouvement des dislocations et le glissement intragranulaire par émergence des dislocations. Durcissement = augmentation de la limite élastique par mise en place d’obstacles sur les plans de glissement de la dislocation. La limite élastique d’un matériau polycristallin ( mono ou polyphasé) est composée de deux parties: la limité élastique intrinsèque du monocristal et l’effet de la polycristallinité attaché à l’action des joints de grains. Limite élastique intrinsèque: - force de Peierls-Nabarro, liée aux ruptures des liaisons au cœur de la dislocation - effet de mise en solution solide - effet de précipitation d’une seconde phase - effet des dislocations elles-mêmes Effet des joints de grains Modification des propriétés mécaniques Obstacles possibles pour modification des propriétés mécaniques

3 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 2 1 Durcissement par écrouissage  = 2 % L = 10 8 cm/cm 3  = 10 % L = 10 11 cm/cm 3  = 20 % L = 10 12 cm/cm 3 Modification des propriétés mécaniques

4 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 3 Modification des propriétés mécaniques

5 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 4 R e =  o + k d - ½ Loi de Hall - Petch : Indice conventionnel de grain G : m = 8. 2 G Mesuré par microscopie optique 2 - Durcissement par affinement de la taille des grains Modification des propriétés mécaniques Les joints de grains sont des obstacles au mouvement des dislocations, elles viennent buter et s’empilent contre les joints de grains. Leur propagation dans les grains suivants demande une augmentation de contrainte.

6 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 5 Modification des propriétés mécaniques Comment contrôler la taille des grains ? - Fonderie : gestion du nombre de germes (1 germe = 1 grain) à la solidification par maîtrise de l ’ inoculation, sauf pour les aciers où la taille des grains est contrôlée par traitement thermique. - Les recuits de recristallisation permettent de gérer la taille des grains sur un matériau préalablement écroui (cf. 5) Empilement de dislocations sur joint de grains

7 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 6 3 - Durcissement par solution solide Modification des propriétés mécaniques L’introduction par insertion ou substitution d’un atome étranger dans la structure du solvant crée un champ de contrainte au voisinage de l’impureté qui interagit avec le champ de contrainte de la dislocation en mouvement.

8 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 7 4 - Durcissement structural Durcissement structural = durcissement par précipités OROWAN d Modification des propriétés mécaniques a)Précipité cohérent b)Précipité semi-cohérent c)Précipité incohérent Précipité incohérent Précipité cohérent

9 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 8 Propriétés mécaniques dépendent de: la répartition des précipités, de leur taille de leur distance moyenne Durcissement structural par traitements thermiques But final : répartition optimale des précipités dans la matrice   C) temps Mise en solution Trempe Revenu Vieillissement     ’’ Modification des propriétés mécaniques Gamme de traitement à durcissement structural

10 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 9 GP zones : précipités cohérents  ’’: précipités cohérents  ’ : précipités semi cohérents  : précipités d’équilibre incohérents Modification des propriétés mécaniques Zone de précipitation Zone de coalescence     C GP zones  ’’ ’’  (CuAL 2 )        10 5 temps h 1 an

11 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 10 Courbe de recristallisation d ’aluminium Le recuit de recristallisation Début de recristallisation d ’aluminium Modification des propriétés mécaniques 5 – Restauration des propriétés

12 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 11 Recristallisation d’un laiton Modification des propriétés mécaniques Variation des propriétés mécaniques en fonction de la température de recuit Diamètre moyen des grains recristallisés ?

13 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 12 Diamètre moyen des grains recristallisés fonction du taux d’écrouissage et température de recuit Croissance des grains : température de recuit et temps de maintien Température Taux d’écrouissage T2T2 T1T1 Modification des propriétés mécaniques Eprouvette de traction à section variable recristallisée Diamètre des grains variable selon le taux de déformation et la température de recristallisation. Existence d’un seuil d’écrouissage critique! Ecrouissage critique

14 2014 - 2015APP MATERIAUX FONDERIE 13 ! Restrictions pour l’emploi des matériaux écrouis et à durcissement structural Attention à la température de service ! Risque de recristallisation Risque de coalescence des précipités Procédés d’assemblage limités : soudage et brasure dangereux ! Modification des propriétés mécaniques