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CORRIGÉ CARACTÉRISATION DES MATÉRIAUX ET MATÉRIAUX MÉTALLIQUES Adnene TLILI A.U

CORRIGÉ CARACTÉRISATION DES MATÉRIAUX ET MATÉRIAUX MÉTALLIQUES Adnene TLILI A.U. : 2014 / 2015 MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ISET — Nabeul Département Génie mécanique ISET Nabeul, Département de Génie Mécanique TD Matériaux métalliques TLILI A. 1 TD N°1 : Diagrammes binaires Exercice N°2 : 1. L’axe horizontal du diagramme étant gradué en % molaire, il est aisé d’en déduire que le composé MgxPby contient 33,3 % mol. de plomb et 66,4 % mol. de Mg., donc il contient 2 fois plus d’atomes de Mg que d’atomes de Pb. Sa formule chimique est donc Mg2Pb. De plus, ce composé n’accepte pas de variation de sa composition en fonction de la température (ligne verticale sur le diagramme d’équilibre). C’est donc un composé parfaitement stœchiométrique. 2. domaine 1 : α et Mg2Pb domaine 2 : liquide et Mg2Pb 3. T=466°C 4. 5. 6. Il y a précipitation de phase MgxPby dans la phase α. La phase α s’appauvrit en plomb (Pb). Exercice N°3 : 1. Transformation péritectique. 2. P : (42,4% Ag ; T=1186°C) 3. Voir diagramme 4. Voir diagramme 5. Le comportement au refroidissement à vitesse lente de l’alliage 60% en masse de Ag.  T >Tc : L’alliage à l’état liquide de composition homogène (X = 60% en masse de Ag). ISET Nabeul, Département de Génie Mécanique TD Matériaux métalliques TLILI A. 2  Tp< T < Tc : L’alliage est biphasé ( + liq )  T =1187°C X ()  10% Ag et X (L) =66,1%Ag.  T =1186°C : la transformation péritectique a lieu : L (N) + (M)  ) (P  X ( ) = 42,4% Ag. X (L) =66,3% Ag : non transformé .  T =1185°C : X ( ) = 42,5% Ag. X ( L) =66,4% Ag  TA< T < TB : Présence de phase  (alliage monophasé)  T < TA : Présence de phase et phase  (alliage biphasé)  T = 400°C : X () =2% Ag X ( ) = 90% Ag. ISET Nabeul, Département de Génie Mécanique TD Matériaux métalliques TLILI A. 3 TD N°2 : Diagramme Fer-Carbone Exercice N°1: Exercice N°2: % 20 ) (  ferrite f et % 80 ) (  perlite f 1. L’acier est hypoeutectoïde. Appliquons la règle de segment inverse : C X X f ferrite % 61 , 0 2 , 0 008 , 0 77 , 0 77 , 0 0 0 ) (        La nuance de l’acier est C60 2. X()= 0,008% de carbone % 3 , 22 008 , 0 77 , 0 60 , 0 77 , 0 ) (     ferrite f X(Perlite)= 0,77% de carbone 0,77% C 0,008% C X0 % C Ferrite Perlite ISET Nabeul, Département de Génie Mécanique TD Matériaux métalliques TLILI A. 4 % 7 , 77 008 , 0 77 , 0 008 , 0 60 , 0 ) (     Perlite f Exercice N°3: 1- Diagramme d’équilibre métastable. 3- Point E’ (0,77%C ; T = 727 °C), point eutectoïde.  Transformation eutectoïde. [077 %C]  Perlite ([0,022 %C] + Fe3C[6,67 %C] Point E (4,3 %C ; T =1148 °C), point eutectique.  Transformation eutectique. L [4,3%C] Lédéburite ( [2,ll %C] +Fe3C[6,67%C] 4- Alliage à 1,5 % de carbone. On a la présence de deux phases [¨Perlite + Cimentite].  Appliquons la règle de segment inverse pour calculer la proportion de chacune phase. % 62 , 87 77 , 0 67 , 6 5 , 1 67 , 6 ) (     Perlite f % 38 , 12 77 , 0 67 , 6 77 , 0 5 , 1 ) ( 3     c Fe f  Le nom de l’alliage : acier hypereutectoïde. Exercice N°4: X0= 0,45 % de carbone.  T 1495 °C : présence de phase liquide contenant 0,45% de carbone.  T= 1495°C : apparition du premier germe d’austénite ().  1450 T 1495°C : Liq + (solide).  T= 1450°C : fin de solidification de l’austénite.  740 T 1450°C : unique solution solide (austénite).  727 T 740°C : présence de deux phases (austénite + ferrite).  T= 727°C : présence de trois phases (ferrite + austénite + Perlite [eut + Fe3C]).  T 727 °C : présence de deux phases (ferrite + Perlite). 6,67% C 0,77% C X0 = 1,5 % C Perlite Fe3C ISET Nabeul, Département de Génie Mécanique TD Matériaux métalliques TLILI A. 5 TD N°3 : Diagramme TTT Exercice N°2 : 1. Ac3=790°C donc Ta=790°C + 50 = 840°C 2. T = 650°C 3. La ferrite 4. 550 secondes 5. Ferrite + perlite 6. Ferrite + martensite Exercice N°3 : Traitements thermiques Microstructures Martensite A. résiduelle Perlite Bainite a 100% b 75% 25% c 37,5% 12,5% 50% d 50% 50% e 100% f 37,5% 12,5% 50% Exercice N°4 : 1. La température d’austénitisation, le temps de maintien, le milieu de refroidissement (vitesse de refroidissement (TRC) ou température de maintien en dessous d'Ac1 (TTT)) ; 2. La nuance 38Cr4 est acier faiblement allié à 0.38% de carbone et 1% de chrome, la nuance C42 est un acier non allié (acier au carbone) à 0.42% de carbone ; 3. D’une façon générale la forme et la position du diagramme TTT est fortement dépendante de la teneur des éléments d’alliages et des conditions d’austénitisation ; 4. Pour la nuance C42 les domaines ferritique, perlitique et bainitique sont très proche de l’axe des ordonnées ce qui offre des temps d’incubations très très courts, le domaine bainitique et réduit. Pour la nuance 38Cr4 les différents domaines sont très décalés vers la droite ce qui facilite le passage au domaine martensitique, le domaine bainitique est large. 5. a. à 400°C l’austénite se transforme en bainite avec une dureté 37HRC b. à 700°C l’austénite se transforme en ferrite et perlite avec une dureté 83HRB Exercice N°5 : 1. Ferrite + perlite 2. ≈16 HRC (la transformation est terminée à 100 s donc un retour à la température 20°C ne change pas la microstructure) 3. T = 350°C, t ≥ 200 s, le constituant est la bainite ISET Nabeul, Département de Génie Mécanique TD Matériaux métalliques TLILI A. 6 TD N°4 : Diagramme TRC Exercice N°1 : 1. Ac1 : la limite minimale d’existence de l’austénite ; Ac3 : la limite maximale d’existence de la ferrite ; Ms : le début de la transformation martensitique ; M50 : 50% d’austénite se sont transformée en martensite ; M90 : 90% d’austénite se sont transformée en martensite ; 2. a. 2% ferrite + 80% bainite +18% martensite ; b. Pourcentage massique d’austénite transformée respectivement en ferrite et en bainite ; Exercice N°2 : 1. La composition chimique est : C% Mn% Si% S% P% Ni% Cr% Mo% Cu% 0,15 0,55 0,3 <0,01 0,013 1,38 0,82 0,09 0,11 Ta = 900°C Ta = 30 min 2. VCT = 400 / (4 – 1) = 133.33 °C/s 3. a. V1 = 18.18 °C/s b. V2 = 1.57 °C/s c. V3 = 0.80 °C/s d. V4 = 0.08 °C/s 4. e. Courbe 1 : 80% bainite + 20% martensite, 31 HRC f. Courbe 2 : 40% ferrite + 60% bainite, 236 HV g. Courbe 3 : 60% (ferrite+perlite) + 40% bainite, 213 HV h. Courbe 4 : 90% (ferrite+perlite) + 10% bainite, 139 HV 5. La dernière courbe correspond à une structure 100% (ferrite + perlite) ; Exercice N°3 : 1. a. Le diagramme TRC de la nuance C30E ne présente pas un domaine bainitique ni un domaine martensitique, pour toute les vitesses de refroidissement la structure est de type ferrite + perlite. b. Pour la nuance 50CrMo4 on voit les domaines ferritique, perlitique et bainitique décalés vers la droite en dessous des quels se trouve le domaine martensitique qui débute à la température Ms=290°C ; ISET Nabeul, Département de Génie Mécanique TD Matériaux métalliques TLILI A. 7 c. L’acier fortement allié X8Ni9 possède uniquement un domaine bainitique très décalé vers la droite et un domaine martensitique (Ms=340°C) ; Visiblement on peut constater aisément que le X8Ni9 possède la meilleure trempabilité en suite on approuve aussi la bonne trempabilité du 50CrMo4. Le C30E est de très mauvaise trempabilité au point qu’on peut le classer non trempant. La très bonne trempabilité du X8Ni9 est manifestement due à la présence du 9% de nickel aussi la présence du chrome et du molybdène dans le 50CrMo4 on favorisées sa trempabilité. La mauvaise trempabilité du C30E est nécessairement due à l’absence des éléments d’alliage et la teneur faible en carbone. 2. a. VCT (X8Ni9) = 2.22 °C/s b. VCT (50CrMo4) = 19.05 °C/s c. Le diagramme TRC du C30E ne nous permet pas de calculer la VCT puisque elle tend vers l’infini En se basant sur les vitesses critiques de trempe des trois nuances on peut faire le classement suivant en termes de trempabilité décroissance X8Ni9 > 50CrMo4 > C30E Ce uploads/Ingenierie_Lourd/ corrige-caracterisation-des-materiaux-et 1 .pdf