- 1 - UNIVERSITE DE SAAD DAHLEB DE BLIDA Faculté des sciences de l’ingénieur Dé

- 1 - UNIVERSITE DE SAAD DAHLEB DE BLIDA Faculté des sciences de l’ingénieur Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE MAGISTER Spécialité : science des matériaux Thème AMELIORATION DE LA LONGEVITE ET DU COMPORTEMENT MECANIQUE D’UN ACIER A OUTIL POUR TRAVAIL A FROID Par HABIRECHE Mohamed Devant le jury composé de : M.HADJI. Professeur, U. de Blida ……………………….. Président T.SAHRAOUI. Maître De Conférence, U. Blida ……………….Examinateur S.BOUTARFAYA. Maître De Recherche, Comena, Draria ………. Examinateur H.MOUSSAOUI Responsable, SFMO MOUSSAOUI …………..Invité N.E. BACHA. Professeur, U. de Blida ……………………… Rapporteur Blida, 2009 - 2 - RESUME Les aciers à outils de travail à froid utilisés dans notre étude sont obtenus par forgeage et laminage. Ils sont traités de manière à leur conférer une grande dureté ainsi qu’une bonne ténacité, en l’occurrence une bonne tenue à l’usure en cours d’emploi. L’objectif de ce travail est d’améliorer la durée de vie des lames de cisaille de l’entreprise SFMO MOUSSAOUI. Celle-ci utilisait jusqu’ici un acier à outils Z200C12. L’arrête de coupe est soumise à des conditions mécaniques sévères. Un tel milieu et les conditions de coupe (fréquence, nature, et niveau de coupe) introduisent un endommagement précoce de l’outil. Cela se traduit essentiellement par un écaillage et effritement de la partie tranchante. Afin d’améliorer la durabilité de ces lames, différentes actions ont été adoptées : - analyse et établissement des conditions optimales de traitements thermiques pour le matériau employé Z200C12 aboutissant à des conditions d’emplois adéquates. - emploi d’un revêtement en nitrure de titane par déposition PVD pour le matériau employé Z200C12. - choix d’un matériau de substitution donnant les meilleures caractéristiques techniques et conditions économiques. Sur cette base, différentes procédures et techniques expérimentales ont été utilisés : analyse microstructurale, mécanique et RX. Les résultats obtenus ont montré que : - le second revenu employé a joué un rôle déterminant sur la longévité de l’acier à 12 % de Chrome. - pour une résistance à l’usure voisine de celle des aciers Z200C12, l’acier de substitution Z160CDV12 de même teneur en chrome et à bas concentration en carbone possède une meilleure résistance aux chocs, tout en gardant une dureté appréciable, permet d’offrir des lames dont la durée de vie est beaucoup meilleure. En autre il convient très bien aux travaux de découpage sévères. - 3 - Abstract The cold work steel used in our study are obtained by forging and rolling. They are treated so as to confer on the material a great hardness, good tenacity as well as a good address during the use. Our main interest is to make the blades manufactured by the company “SFMO” which use mainly Z200C12 steel tool of a good quality and adequate to the working conditions to which it is attributed. . The tool is submitted to hard mechanical conditions during the cutting, these conditions of work (frequency, nature and level of cutting) cause damages for the tool, crumbling and flack of the cutting part are the most frequent result. To improve the sustainability of these blades; different actions have been adopted: - Analysis and establishment of optimal thermal conditions of treatment for the used material Z200C12 reaching adequate conditions of use. - Use of the covering in Titane Nitrure by deposition PVD for material used Z200C12. - To choose the substituted material that gives the best technical characteristic and economic conditions. Based on this, various procedures and experimental techniques were used: mechanical and microstructural analysis, and RX. The consequences that resulted are: - The second tempering has a great impact on the life of the steel 12% of chrome. - To wear well to the usury that is equivalent to the steel Z200C12, the steel Z160CDV12 of the same content on chrome and a low concentration in carbon has a good wear to the shock, at the same time it keep well the hardness thus the life of the blades will be more important, it can be also used in hard cutting. - 4 - ــ RQPذ اMLKد MYeonbc ZYX اMmVرد اMlWeLlc Rk دراiehV ، fe\dc ZYba ZT `_^] اM\Kادة ZYX اMWVUT و اMKرRYp . و ـK ZQM} ﺏz_^rp ﺕLzba ﺹxدة أآm_، وfeVﻥp أﺡWT، إذا أﺡWT frVوfp MLQاfc اMeYq ZhK اieLlVMa . f‚Vل اهelVfhV هQ ﺕ\WbT fKة دوام ﺵ‡_ات  اMlLVدن MlƒiWp SFMO ،هŒ‹ اŠUb_ة ﺕWeLlc إMX اMbQم RQPذ اMLKد Z200C12 . pbbإن ﺵ‡_ة اMrz UVŽLp MLQاfc fbVﻥ Vibp، f هŒا وﺏlQازاة f ‘_وف اMr ) اMe_دد، `mbLp، fWeQى اMr ( آY–V ﺕƒدي إMX اMeYq اMlm_ MYo‡_ات اMlel”c Rk اMerob_ . و fT أﺝc ﺕ\WbT fKة دوام اMo‡_ات ﺕmhbhV ﺙxﺙp f\Vور : اﻝر اول : اUebVر اMlLVM‚p اM\_ار^p اMlx™lp MY‡QPذ اMlWeLlc Z200C12 . ا ﻝر اﻝ : وŽ ﺕYmbš TIN ]^_` TZ PVD MY‡QPذZ200C12 . !اﻝر اﻝ ﻝ : اUebVر RQPذ اiemKال اMŒي ^LzbhV أRœc اM›dV™ اMerhbp واPedVد^p وRk هŒا اMdKد ، `mrž f›eYq اMz_ق و اMerhbVت اMe‚_^mb p fh–V : اMmhbp اMlb_وiQﺏbp ، اPUemVر اM lbVﻥbk ، اMdQر ا Mlb_وŸ_اRbp . أ‘–_ت اMheV™} اMle\dc ZYb–V أن : - _lZ K^KlاMl_اﺝLp اM\_ار^p اM”Vﻥbp اMlzmrp K MLmž دور ﺡVi Rk ﺕ ﺵ‡_ات RQPذ ذو ﺕ_آb¡%12 آ_وم . - f frVوfp ﺡ¢ _^mp fT RQPذZ200C12 ، RQPذ اPiemKالZ160CDV12 Tf ذو ﻥ‡š ﺕ_آb¡ اM_وم f f\eQى اM_ﺏQن أc ، Ma أRœc frVوfp MYdKfVت، f اM\‡Vظ ZYX ﺹxدة fx™lp K أi‡_ ZYX اM\dQل ZYX ﺵ‡_ات fKة دواf–V أﺡWT ﺏ”b_، آlV ^Yb] ﺝbKا ŠZlVل اMrz اMrVibp . - 5 - REMERCIEMENT Mes remerciements les plus chaleureux vont en premier lieu à mon directeur de recherche le professeur Nacer-Eddine BACHA, pour m’avoir confié ce sujet de magister, et pour la confiance qu’il m’a accordé. Ses compétences et ses bonnes directives m’ont aidé à boucler rapidement la préparation de la mémoire. Je suis très sensible à l’honneur que m’a fait Monsieur M.HADJI professeur à l’université de Saad Dahleb de Blida, en acceptant de participer à ce jury en tant que présidant. Je lui exprime toute ma reconnaissance pour l’intérêt porté à ce travail. J’adresse ma profonde reconnaissance à Messieurs S.BOUTARFAYA Maître de recherche au COMENA, et T.SAHRAOUI Maître de conférence à l’université de Blida, pour l’honneur qu’ils me font en acceptant de bien vouloir participer à ce jury de soutenance. Je les remercie tous pour avoir accepter de mettre leur savoir et leur expérience au profil de ce travail. Un merci particulier à Monsieur HACENE MOUSSAOUI responsable de SFMO MOUSSAOUI pour toute l’attention qu’il m’a portée a mes travaux et pour les moyens mis à ma disposition durant ces deux années, ainsi que pour ces encouragements constants à chaque sollicitation. Je remercie également Monsieur ALI MOUSSAOUI pour m’avoir accueilli dans son entreprise et pour la façon efficace et amicale avec laquelle il a suivi ce travail. Enfin, à mes camarades de mémoire dont la sympathie m’a été extrêmement précieuse, à tous ceux qui ont participé de prés ou de loin à la réussite de ce projet je les remercie tous. - 6 - DEDICACE Je dédier ce modeste travail à : - Mes parents pour leur honnête et infaillible sacrifice. - Mon épouse pour sa patience, ses encouragements et son soutien durant les moments difficiles. - Mes frères et sœurs. - A mes enfants SAAD EDDINE SAMEH HOUDAIFA. - 7 - TABLE DES MATIERS RESUME REMERCIEMENTS TABLE DES MATIERES LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX INTRODUCTION…………..……………………………………………..............……………. 14 1. ACIERS A OUTILS…………………………………………………...............…………….. 17 1.1 Fabrication des aciers à outils……………….……...........................................................17 1.1.1 Elaboration du métal liquide…….…………………………...............………….....17 1.2 Structure de solidification……………………………………..............….……….……..18 1.2.1 Diagrammes d’équilibre……………………........................................................... 18 1.3 Classes structurales des aciers dans le système Fer - C – Cr……………………..............22 1.4 Mise en œuvre des lingots……………………………......................................................23 1.5 Critères de mise en oeuvre…………………………….....................................................25 1.5.1 Structure à l’état recuit……………………………….............................................25 1.5.2 Usinabilité……………………………………….....................................................26 1.5.3 Réponse au traitement thermique……………….....................................................26 1.5.4 Aptitude à la rectification…………………………….............................................26 1.5.5 Traitement de surface…………………………………………….……............…..26 1.6 Classification des aciers à outils…………………………………………………… ..... . . 27 1.6.1 Aciers alliés de travail à froid………………………………..…………..........…..28 1.7 Propriétés principales désirées……………………………………..………..........……..28 1.7.1 Comment définir les propriétés d’emploi?………………………………………. 30 1.7.2 Ténacité des aciers à outils indéformables……………………………………….. 30 1.7.3 Résistance à l’usure………………………………………………………………...32 1.8 Rôle des éléments d’alliages…………………………………………............…………..33 1.9 Carbures…………………………………….....................................................................36 2. TRAITEMENT THERMIQUE DES ACIERS A OUTILS……………………………….....38 - 8 - 2.1 Chauffage des aciers à outils de travail à froid………………………..… ..... .... ………...39 2.2 Refroidissement des aciers à outils de travail à froid…………………………......……...40 2.3 Constituants obtenus après chauffage et refroidissement…………………………….…..42 2.3.1 Nature des carbures primaires……………………………………………………. 45 2.3.2 Grosseur de grain……………………………………………………………...….. 47 2.4 Recuit des aciers à outils de travail à froid………………………………………….....…47 2.4.1 Structure à l’état recuit…………………………………………………......…….. 48 2.5 Trempe des aciers à outils………………………………………………………..………50 2.5.1 Trempabilité…………………………………………………………....…………. 51 2.5.2 Description de la transformation martensitique…………………………..……….55 2.5.3 Quantité présente de l’austénite résiduelle Après trempe ………………………...57 2.5.4 Traitement par le froid…………………………………………..…………..…….60 2.6 Structures de revenu………………………………………………………………...…...61 2.6.1 Influence des éléments d’addition sur les carbures de fer ……………………..…64 2.6.2 Formation des carbures alliés et durcissement Secondaire……………………..…65 2.6.3 Revenu des aciers contenant du chrome……………………..……………………65 3. TECHNIQUES D’ANALYSE………………………………………... ............... ................... 67 3.1 Introduction …………………………………………………………..… ............... . ........ 67 3.2 Composition chimique ………………………………………………...………………...67 3.3 Dureté……………………………………………………………….…..…………..……68 3.4 Microdureté………………………………………………………….…..………….……68 3.5 Résilience………………………………………………………………...……….......….69 3.6 Usure…………………………………………………………………...……….....……..70 3.7 Microstructure…………………………………………………….…………..........…... 71 3.7.1 Détermination de la grosseur du grain austénitique……………………...………. 72 3.7.2 Propreté inclusionnaire………………………………………………..…..………72 3.8 Traitements thermiques……………………………………………….……..………….76 3.9 Diffraction des rayons X………………………………………………..……………….76 4. PROCEDURE EXPERIMENTALE…………………………………………………………77 4.1 Analyse de l’acier Z200C12……………………………………………..……………...77 4.1.1 uploads/Geographie/ 32-530-322-pdf.pdf

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