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Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Developme

Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 1 Matériaux Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 2 Composites Alliages ferreux Fontes Aciers Alliages non-ferreux Alliages d’Aluminium Alliages de Cuivre Alliages de titane Les différentes familles de matériaux Les alliages ferreux représentent encore une très grande proportion dans l’utilisation des alliages métalliques (50% des métaux dans une automobile). Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 3 Introduction et définitions Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 4 Diagramme Fer-Carbone Trois types d’alliages : le fer pur  les aciers et les fontes. faibles propriétés mécaniques usage industriel Le liquidus (en rouge) et le solidus (en bleu) n’ont que deux points de rencontre à 0% et à 100% de platine. Le point P est appelé point péritectique du diagramme. Figure 13 : Diagramme de phases des alliages Fer-Carbone (en concentration massique) En 1 : transformation péritectique En 2 : transformation eutectique En 3 : transformation eutectoïde (solide-solide) Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 5 Diagramme Fer-Carbone : aciers Définition : Les aciers sont des alliages dont la teneur en carbone reste inférieure à 2% (en masse). En pratique, on ne trouve qu’exceptionnellement des aciers à plus de 1,2% C Aciers % en masse de C < 2% Diagramme Fer-Carbone : aciers Définition : Les aciers sont des alliages dont la teneur en carbone reste inférieure à 2% (en masse). En pratique, on ne trouve qu’exceptionnellement des aciers à plus de 1,2% C Aciers % en masse de C < 2% Diagramme Fer-Carbone : aciers Définition : Les aciers sont des alliages dont la teneur en carbone reste inférieure à 2% (en masse). En pratique, on ne trouve qu’exceptionnellement des aciers à plus de 1,2% C Aciers % en masse de C < 2% Le liquidus (en rouge) et le solidus (en bleu) n’ont que deux points de rencontre à 0% et à 100% de platine. Le point P est appelé point péritectique du diagramme. Figure 13 : Diagramme de phases des alliages Fer-Carbone (en concentration massique) En 1 : transformation péritectique En 2 : transformation eutectique En 3 : transformation eutectoïde (solide-solide) Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 6 Diagramme Fer-Carbone : fontes Fontes (2% < %m C < 6,67%) Définitions : Les fontes sont des alliages dont la teneur en carbone est supérieure à 2% en masse Fontes blanches : Le carbone se retrouve toujours sous forme de cémentite Fontes grises : Le carbone se retrouve sous forme de graphite libre (carbone pur) et de cémentite Diagramme Fer-Carbone : fontes Fontes (2% < %m C < 6,67%) Définitions : Les fontes sont des alliages dont la teneur en carbone est supérieure à 2% en masse Fontes blanches : Le carbone se retrouve toujours sous forme de cémentite Fontes grises : Le carbone se retrouve sous forme de graphite libre (carbone pur) et de cémentite Diagramme Fer-Carbone : fontes Fontes (2% < %m C < 6,67%) Définitions : Les fontes sont des alliages dont la teneur en carbone est supérieure à 2% en masse Fontes blanches : Le carbone se retrouve toujours sous forme de cémentite Fontes grises : Le carbone se retrouve sous forme de graphite libre (carbone pur) et de cémentite Le liquidus (en rouge) et le solidus (en bleu) n’ont que deux points de rencontre à 0% et à 100% de platine. Le point P est appelé point péritectique du diagramme. Figure 13 : Diagramme de phases des alliages Fer-Carbone (en concentration massique) En 1 : transformation péritectique En 2 : transformation eutectique En 3 : transformation eutectoïde (solide-solide) Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 7 1 - Les aciers Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 8 Les Différentes familles d’acier Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 9 Aciers à outils alliés Aciers inoxydables Aciers au manganèse Aciers ordinaires Aciers au carbone non alliés Les aciers : les différentes familles Les différentes familles : Les aciers d’usage général Les aciers faiblement alliés Les aciers alliés Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 10 Les aciers d’usage général : aciers ordinaires Composition : Teneur maximale de 0,25 % en masse de C Présence de différents éléments d’additions (faible quantité) Propriétés : Bonne soudabilité Insensibles aux traitements thermiques Amélioration des propriétés par écrouissage Limites d’élasticité intéressantes Utilisation : Aciers de construction d’usage général Aciers de décolletage à bas carbone ... Désignation : EN S 235 Écriture selon la norme NF EN 10020 Lettre identifiant l’emploi de l’acier Limite d’élasticité (MPa) Exemple : EN S235 : acier de construction Re = 235 MPa EN E335 : acier de construction mécanique Re = 335 MPa Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 11 Les aciers d’usage général : aciers au carbone non alliés Aciers pour cémentation : (< 0,2 % C) traitements superficiels d’enrichissement en carbone, d’où une couche trempable et durcissante Écriture selon la norme NF EN 10020 Lettre identifiant l’emploi de la désignation à partir des compositions chimiques Teneur en carbone (30 0,3% en masse de C) Désignation : EN C 30 Exemple : EN C25E (ancien XC25) : acier non allié ayant 0,25% de C avec une indication supplémentaire définie dans le fascicule FDR 10260 (info traitement thermique) Aciers à très haute résistance à très bas carbone valeurs élevées de Re et de Rm, une bonne ductilité (A > 13 %) et une résilience élevée Aciers pour traitements thermiques de trempe et de revenu pour des teneurs en carbone moyennes de 0,25 à 0,6 % Aciers à teneurs élevées en carbone ils sont réservés pour des usages exigeant des hautes résistances, grande dureté, tenue à l’usure Aciers microalliés à haute limite d'élasticité teneurs moyennes en carbone, faibles additions (moins de 0,1 %) et des traitements très contrôlés Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 12 Les aciers faiblement alliés Dans cette famille, la règle est qu’aucun élément n’atteigne 5 % Écriture selon la norme NF EN 10020 Désignation : EN 36 CrNiMo 16 Exemple : EN 36CrNiMo16 : acier allié à 0,36% en masse de C, 4% de chrome et contenant du nickel et du molybdène. Teneur en carbone (36  0,36% en masse de C) L’apport des éléments d’alliage va permettre d’augmenter la résistance mécanique et d’augmenter la profondeur de trempe Selon le choix des éléments d’alliage, on favorise : - La limite d’élasticité (Si pour les ressorts) - La résistance à l’usure (Mn et Si) - La résistance aux chocs (Ni-Cr, Ni-Cr-Mo) Relativement accessibles par leur prix Matériaux de choix pour la construction mécanique Symbole chimique dans l’ordre croissant des teneurs Valeurs de ces teneurs affectées d’un chiffre multiplicateur fonction de l’élément Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 13 Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 14 Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 15 Les aciers faiblement alliés Influence des éléments d’additions sur les propriétés Eléments d’addition Caractéristiques Cr Co Mn Mo Ni Ti W V P Si Trempabilité ++ - +++ +++ ++ ++ +++ +++ + ++ Durcissement ferrite + +++ ++ + + + ++ + Revenu ds ds ds Dureté et résistance mécanique ++ + ++ ++ + + + + + + Ductilité - + + + + + + - - Résilience + + + + + + + + Soudabilité - + + + - Forgeabilité + + + + Usinabilité - + - + - Résistance à la corrosion et à la chaleur ++ + + + + - + favorable, - défavorable, ds : durcissement secondaire Higher National School of Renewable Energy, Environment & Sustainable Development A .BENYOUCEF Ingénierie humaine 1 16 Les aciers alliés Les teneurs en éléments d’alliage peuvent dépasser 5 % Désignation : EN X 2 Ni18Co8Mo5TiAl Teneur en carbone (2  0,02% en masse de C) Eléments Multiplicateur Cr, Co, Mn, Ni, Si,W Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr N, P, S B 4 10 100 1000 Exemple : EN 2 Ni18Co8Mo5TiAl : acier allié à 0,02% en masse de C, 4,5% en masse de Nickel, 2% en masse de Cobalt, 0,5% en masse de Molybdène et contenant du titane et de l’aluminium. Les performances et les prix sont plus élevés On distingue les groupes suivants : Aciers à outils alliés Aciers inoxydables Aciers au manganèse Symbole chimique suivi de de sa teneur affectée uploads/s3/ 02-materiaux.pdf