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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique جامعة باجي مختار-عنابة UNIVERSITE BADJI MOKHTAR- ANNABA FACULTE DES SCIENCES DE L’I NGENIORAT DEPARTEMENT DE METALLURGIE ET GENIE DE MATERIAUX MEMOIRE DE MASTER DOMAINE SCIENCE ET TECHNOLOGIE FILIERE MÉTALLURGIE OPTION GENIE METALLURGIQUE THEME Etude des causes de dégradation prématurée d’un marteau de concassage fabriqué en acier riche en chrome Présenté par: Dirigé par: Mr. SAKER Akram Pr.Boudebane Said Jury de soutenance: - Boudebane Said Président, Pr, Univ. Badji Mokhtar- Annaba - BACCOUCHE Mostefa Examinateur, Pr, Univ. Badji Mokhtar- Annaba - Bouras Leila Examinateur, Dr, Univ. Badji Mokhtar- Annaba - MERAKEB Noureddine Examinateur, Dr, Univ. Badji Mokhtar- Annaba Promotion : juin 2018 [Tapez un texte] Nous remercions Dieu de nous avoir donné la force de mener à bien ce modeste travail. Nous remercions aussi tous ceux qui nous ont aidé, de près ou de loin pour l’élaboration de ce projet notamment nos parents qui ont consacré leur existence à bâtir le nôtre, par leur amour, patience soucis et affection. Je tiens à exprimer profondément et sincèrement mes remerciements et ma reconnaissance au Pr .Boudebane Saïd, pour m’avoir encadré dans les meilleures conditions, pour ces judicieux conseils et pour la confiance qu’il m’a témoignée. J’exprime mes vifs remerciements au jury composé de : Président Pr. BACCOUCHE Mostefa et aux membres Dr. Bouras Leïla, Dr. MERAKEB Noureddine d’avoir bien voulu accepter d’examiner mon travail de fin d’étude. Je remercie chaleureusement le Pr Bouhamla khadidja pour les conseils et leur aide qui m’était précieuse, et aussi ma profonde gratitude à tous les enseignants qui sans eux, nous serions par arrivés à ce niveau. Un grande merci à LAAMARI Sihem, Lemboube Samia Finalement, merci à ma familles et enfin mes amis sans oublier les étudiants de ma promo pour leurs encouragement et leur soutien durant ces longues année. [Tapez un texte] Je dédie ce modeste travail à ma très chère mère qui m’a encouragé et veille à mon succès dans mes études. Sans oublier le soutien indéfectible de mon père durant toutes mes années d’étude. Finalement, à ma sœurs Hadile sara rima houssem et à toute ma famille pour leur aide et encouragement toutes ces années d’études, et a mes amies rami, mabrouk, et nounou, Sans oublier les étudiants de ma promo, pour leurs encouragements, et leur soutien durant ces longues années. Je vous aime [Tapez un texte] SOMMAIRE CHAPITRE.I. RECHERCHE BIBLIOGRAPHIE Introduction générale…………………………………………………………………1 I.1 Définition d’un acier…………………………………………………………………2 I.2 Les différentes classes d’aciers………………………………………………………2 I.2.1 Aciers non alliés et aciers alliés……………………………………………………3 I.2.2 Aciers de qualité ……………………………………………….…………………...4 I.2.3 Les aciers spéciaux………………………………………………………………….5 I.2.4 Aciers inoxydables ………………………………………………………………….6 I.2.5 Aciers à outils………………………………………………………………………..6 I.3 TRAITEMENT THERMIQUE DES ACIERS………………………………………7 I.3.1 l’Austénitisation ……………………………………………………………………..8 I.3.2.Trempe…………………………………………………………………………..…….13 I.3.3.Revenu……………………………………………………………………………..…..16 I.3.4.Recuit……………………………………………………………………………..……18 I.4.DETERIORATION DES PIECES PAR USURE…………………………………..…20 I.4.1.Définition…………………………………………………………………………....…20 I.4.2. Mode d’usure…………………………………………………………………….…...21 I.4.2.1.Usure par abrasion………………………………………………………………….21 I.4.2.2.Usure par Erosion…………………………………………………………..………23 I.5.1. introduction………………………………………………………………………...…24 I.5.2.L’acier Hadfield.............................................................................................................25 [Tapez un texte] I.5.2.1 composition chimique………………………………………………………………25 I.5.2.2.Caractérisation mécanique…………………………………………………….….28 I.5.2.2.1.comportement mécanique durant l’essai de traction………………………….28 I.5.2.2.2.Mécanismes de l’écrouissage……………………………………………………30 I.5.2.2.3.Dureté…………………………………………………………………………….31 CHAPITRE.II. II.MATERIAUX ET TECHNIQUES EXPERIMENTALES…………………..………33 II.1. Partie technologique ………………………………………………………….….33 II.1.1.Définition………………………………………………………….……………..33 II.1.2.Types de concasseur…………………………………………………………….34 II.2.La composition chimique……………………………………………………………38 II.3. Etude métallographique……………………………………………….38 II.3.1. Préparation des échantillons………………………...……………38 II.3.2. Observation………………………………………………… ….40 II 4 Essai de dureté…………………………………………………………………...40 II.5.Essai d’usure…………………………………………………………….…….….41 II.5.1.Usure par frottement……………………………………………………….…..41 II.6. Traitement thermique………………………………………...……………...….42 CHAPITRE.III. III Résultat et discutions…………………………………………………45 III.1Expertise de la pièce endommagée ……………………………………………….45 III.1.2 confirmation de la composition chimique ………………………………………..47 [Tapez un texte] III.1.3 Analyse métallographique…………………………………………………………48 III.1.4.Microstructures de l’acier exploité après déférent traitements………………….52 III 1 4 La dureté……………………………………………………………..64 Bibliographie…………………………………………………………………………….65 Liste des figures…………………………………………………………66 Liste des tableaux………………………………………………………….66 Conclusion …………………………………………………………………….67 1 Introduction générale Les matériaux durs occupent une place prépondérante dans le processus de traitement des matériaux dans les industries minières, métallurgiques et autres. Ils sont souvent sollicités pour la confection des pièces maîtresses des concasseurs et broyeurs industriels de tout genre. Parmi ces aciers, on retrouve les aciers Harfield contenant des % élevés de Mn, en présence de carbone. D’autres aciers martensitiques à haute teneur en C et Cr peuvent également répondre aux exigences recherchées par les conditions de travail des marteaux de concasseur, et mâchoires de broyeur et autres. Cependant, l’élaboration des ces aciers fortement alliés nécessite une attention particulière du fait les risques formation de structures fortement hétérogènes qui, dans la majorité des cas, diminuent sensiblement les propriétés de ces aciers. L’objet du présent travail entre dans ce cadre et porte sur « l’étude des causes de dégradation prématurée d’un marteau de concassage fabriqué en acier au chrome. La recherche de ces causes a permis d’avoir une vision plus claire quand à l’amélioration de la qualité de l’acier et l’optimisation des paramètres de traitements thermiques. L’aspect inclusionnaire lors de l’élaboration de cet acier doit faire, à l’avenir, l’objet d’une attention particulière. Ces résultats sont résumés dans une conclusion finale avec des recommandations pratiques 2 I.RECHERCHE BIBLIOGRAPHIE I.1 Définition d’un acier : Selon le dictionnaire ROBERT, un acier est un « alliage de fer et de carbone (moins de 1,5 %) auquel on donne, par traitement mécanique ou thermique, des propriétés variées (malléabilité, résistance...) ». Selon la norme NF EN 10020 (qui en juin 1989 a remplacé la norme NF A 02-025), « acier un matériau dont le fer est l’élément prédominant, sa teneur en carbone est généralement inférieure à 2 % et il contient d’autres éléments ; un nombre limité d’aciers au chrome peut avoir une teneur en carbone supérieure à 2 %, mais cette valeur de 2 % est la teneur limite courante qui sépare l’acier de la fonte ». À la lecture de ces deux définitions, on constate que la limite supérieure de la teneur en carbone des alliages Fe-C susceptibles de s’appeler des aciers (par différence avec les fontes) est délicate à préciser. C’est la raison pour laquelle il peut être préférable d’adopter un point de vue plus métallurgique en prenant en compte la différence intervenant lors de la solidification de ces alliages. La solidification d’une fonte s’achève par une réaction eutectique qui inclut la précipitation de carbure de fer et/ou de graphite [1]. I.2 Les différentes classes d’aciers : Les familles d’aciers sont classées en deux critères : A- La composition chimique : nature et teneur des éléments d’alliage, aciers non alliés (≤1% d’éléments d’alliage), aciers peut alliés (teneur de chaque éléments d’alliage ≤5%), aciers très alliés. B- Propriétés d’usage ou qualité : aciers de qualité, aciers spéciaux, (aciers d’usage général, aciers de construction mécanique, aciers pour appareils à pression, aciers à outils, aciers inoxydables). C’est ainsi que la norme NF EN 10020 distingue selon des classes de qualité définies dans le Tableau I 1 3 Aciers Non alliés Alliés De qualité Aciers de qualité non alliés Aciers de qualité alliés Spéciaux Aciers spéciaux non alliés Aciers spéciaux alliés Inoxydable Aciers inoxydables Tableau I 1 Les différentes classes d’aciers [1] I.2.1 Aciers non alliés et aciers alliés Pour définir ces 2 classes d’aciers, il faut prend en compte : • pour un élément d’alliage autre que Mn, la teneur minimale imposée pour l’analyse de coulée ou 70 % de la teneur maximale imposée si seule cette dernière est fixée; • pour le manganèse, la teneur minimale imposée pour l’analyse de coulée ou la teneur maximale imposée si seule cette dernière est fixée (la limite prévue au tableau suivant est alors portée à 1,80 %). Les limites des teneurs en éléments d’alliage qui séparent le domaine des aciers non alliés du domaine des aciers alliés sont indiquées dans le Tableau : II.2. Un acier est considéré comme allié dès qu’une de ces limites est atteinte. Élément spécifié Limite % Al 0,30 B 0,008 Cr 0,30 Cu 0,40 Mn 1,65(2) Mo(1) 0,08 Nb(2) 0,08 Ni(1) 0,30 Si 0,60 Ti(2) 0,05 V(2) 0,10 W 0,30 Zr 0,05 Autres éléments(C S P N…) 0,05 Tableau I 2 Les limites des teneurs en éléments d’alliage 4 (1) et (2) lorsque ces éléments sont spécifiés par 2 ou 3 ou 4 la valeur limite de la somme est égale à 70 % de la somme des valeurs individuelles. (3) Si Mn est défini par un maximum la limite est 1,80 I.2.2 Aciers de qualité Les aciers de qualité sont des aciers pour lesquels il existe, par exemple, des exigences de propriétés spécifiées de ténacité, de grosseur de grain et/ou de formabilité. A- Aciers de qualité non alliés Tous les aciers non alliés qui ne sont pas des aciers spéciaux. A.1 Aciers au carbone pour appareils à pression Aciers de qualité non alliés (Fe/C ou Fe/C/Mn) auxquels il est demandé de retrouver leur structure d’emploi par normalisation (et éventuellement revenu) après mise en forme à chaud (à l’état austénitique). Ces aciers doivent satisfaire à des exigences particulières relatives à leur résistance à la rupture fragile et, lorsqu’ils sont employés à température supérieure à l’ambiante, à leur limite d’élasticité à chaud et à leur tenue au fluage . A.2 Aciers pour emboutissage et pliage à froid Aciers de qualité livrés en produits plats auxquels il est demandé de présenter des propriétés particulières de ductilité, d’emboutissage et d’état de surface. En général, les teneurs en éléments interstitiels de ces aciers sont réduites le plus possible (sauf parfois en phosphore ajouté pour augmenter la limite uploads/Geographie/ saker-akram.pdf