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1/137 OFPPT ROYAUME DU MAROC Office de la Formation Professionnelle et de la Pr

1/137 OFPPT ROYAUME DU MAROC Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail Direction Recherche et Ingénierie de la Formation RÉSUMÉ THÉORIQUE & GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES Secteur : CONSTRUCTION METALLIQUE Spécialité : TSBECM Niveau : TECHNICIEN Spécialisé MODULE N° : 06 MATERIAUX ET METALLURGIE PORTAIL DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE AU MAROC Télécharger tous les modules de toutes les filières de l'OFPPT sur le site dédié à la formation professionnelle au Maroc : www.marocetude.com Pour cela visiter notre site www.marocetude.com et choisissez la rubrique : MODULES ISTA 2/137 Document élaboré par : L’équipe du CDC Génie Mécanique DRIF Révision linguistique - - - Validation - - - TSBECM MODULE 6 3/137 MODULE 6 : MATERIAUX ET METALLURGIE CODE : THEORIE : 40 % 24 H DUREE : 60 HEURES TRAVAUX PRATIQUES : 55 % 33 H RESPONSABILITE : D’ETABLISSEMENT ÉVALUATION : 5 % 3 H OBJECTIF OPÉRATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT COMPÉTENCE • Mettre en œuvre ses connaissances des matériaux et de la métallurgie PRÉSENTATION Le module «exploitation des connaissances des matériaux de construction» est étudié au cours de la première année de formation. Ce module de compétence générale est préalable à tous les modules de compétence particulière. DESCRIPTION L’objectif de ce module est de rendre le stagiaire apte à identifier un matériau de construction métallique ferreux et non ferreux, d'indiquer sa composition chimique, ses caractéristiques mécaniques et métallurgiques et de justifier le choix du dit matériau. CONTEXTE D’ENSEIGNEMENT • L’apprentissage de ce module devra débuter dès la deuxième semaine de cours.. • L’évaluation sera individuelle. • Des échantillons de différents matériaux ferreux et non ferreux devraient être présentés aux stagiaires lors de la visite d’entreprises et de chantiers CONDITIONS D’ÉVALUATION • Travail individuel. • À partir : - De questions posées par le formateur ; - De plans et croquis ; • À l’aide : - De règles et normes; - Des documents et catalogues ; TSBECM MODULE 6 4/137 OBJECTIFS ÉLÉMENTS DE CONTENU 1. Connaître les principaux procédés d’élaboration des matériaux de construction 2. Interpréter le diagramme Fer-Carbone 3. Indiquer les différents types d’aciers, de fontes et des alliages des matériaux de construction 4. Utiliser la désignation normalisée des matériaux de construction métallique (ferreux ou non ferreux) et donner sa composition et ses caractéristiques physiques, mécaniques et métallurgiques A. Identifier des matériaux de construction métallique ferreux et non ferreux et indiquer sa composition chimique et ses caractéristiques physique, mécanique et métallurgique - Connaître les procédés : - Elaboration des matériaux ferreux : - Fonte, - Acier, - Elaboration des matériaux non ferreux : - Aluminium, - Cuivre, - Bronze, - Etude des différentes phases : - Liquide - Solide Perlite Ferrite Austénite Cémentite Eutectoide Hypoeutectoide…. - Aciers doux - Aciers durs - Aciers mi-doux - Fontes - Blanches - Grises - truitées - Alliages de cuivre - Alliages d'aluminium - Aciers inoxydables… - Connaître les désignations normalisées des différents matériaux métalliques - Savoir comment sortir à partir de la désignation normalisée la composition chimique et les caractéristiques physiques, mécaniques et métallurgiques - A partir de sa désignation normalisée: - Identifier les matériaux de construction - Indiquer : La composition chimique Les caractéristiques physiques, mécaniques et métallurgiques TSBECM MODULE 6 5/137 OBJECTIFS ÉLÉMENTS DE CONTENU 5. Enoncer les critères de choix des matériaux de construction ferreux et non ferreux 6. Enoncer les principaux essais et préciser les caractéristiques qu’ils permettent de contrôler 7. Enoncer les principaux traitements thermiques et thermochimiques permettant d’améliorer les performances mécaniques des matériaux de construction métalliques 8. Connaître l’influence de la température sur les caractéristiques physiques, mécaniques et métallurgiques des matériaux de construction métalliques ferreux B. Interpréter et justifier le choix d’un matériau - Caractéristiques : - Physique, - Mécanique, - Métallurgique, - Coût … - Essais de : - Traction : limites d'élasticité et de rupture, module de Young et allongement - Cisaillement - Résilience - Dureté… - Trempe : augmentation de la dureté - Revenu : diminution des effets néfastes de la trempe - Recuit : - Cémentation : augmentation de la dureté superficielle…. - Changement des propriétés mécaniques - Modification de la structure granulaire …. - Argumenter le choix d'un matériau …. TSBECM MODULE 6 6/137 SOMMAIRE ELABORATION DE L’ACIER 1. PRINCIPES GENERAUX 2. ACIER A L’OXYGENE 3. ACIER ELECTRIQUE 4. COULEE DE L’ACIER APPLICATION DE NOTION DE METALLURGIE 1. TENEUR EN CARBONNE DE CERTAINS METAUX FERREUX 2. MÉTAUX NON FERREUX 3. COMPARAISON ENTRE LES METAUX FERREUX ET LES METAUX NON FERREUX DESIGNATION DES ACIERS LES PROPRIETES PHYSIQUES DES METAUX 1. PROPRIETES PHYSIQUES DES METAUX ESSAIS MECANIQUES 1. ESSAI D’EMBOUTISSAGE TSBECM MODULE 6 7/137 2. ESSAIS D’ENDURANCE 3. ESSAI DE FLUAGE 4. ESSAI DE RESILIENCE ET DE FLEXION PAR CHOC 5. ESSAI DE TRACTION 6. ESSAI DE DURETE NOTIONS DE TRAITEMENTS THERMIQUES 1. LA TREMPE 2. LE REVENU DES ACIERS 3. LE RECUIT EXERCICES TSBECM MODULE 6 8/137 ELABORATION DE L’ACIER 1. PRINCIPES GENERAUX 2. ACIER A L’OXYGENE 3. ACIER ELECTRIQUE 4. COULEE DE L’ACIER 1. PRINCIPES GENERAUX L'élaboration de l'acier se fait: • Soit à partir de la fonte liquide (fonte d'affinage): convertisseurs à l'oxygène • Soit à partir de ferrailles par refusions au four électrique. Afin de constituer un stock tampon entre les H.F. et l'aciérie dont les cadences de coulée sont très différentes on peut utiliser soit un mélangeur, soit un nombre suffisant de poches tonneaux. Le mélangeur homogénéise la composition de la fonte provenant des diverses coulées et conduit à une certaine désulfuration de la fonte. Cette désulfuration se fait par déplacement de l'équilibre: [FeS] + [Mn] [Fe] + (MnS) (1). (1) [ ] dissous dans la fonte, ( ) dissous dans le laitier. Le sulfure de manganèse s'élimine soit par combustion soit par mise en solution dans la scorie. La désulfuration peut être améliorée par les techniques de la métallurgie en poche: introduction de carbonate de sodium, de chaux vive (CaO) avec brassage, ou plus récemment de magnésium (procédé USIRMAG). Le passage de la fonte liquide à l'acier nécessite une diminution des teneurs de pratiquement tous les éléments comme le montre la comparaison ci-dessous: TSBECM MODULE 6 9/137 % C % Si % Mn % P % S Fontes: 3-4 0,5 à 2,5 1 à 2 2 à 0,1 0,05 Aciers: 0,05-1,5 0 à 0,5 0,3 à 1,5 < 0,05 < 0,05 Modes d'élimination des divers éléments • Carbone: il s'élimine à l'état de CO2 et surtout de CO; l'élimination de ces gaz est facile. • Silicium: son oxydation conduit au dioxyde de silicium SiO2: cet oxyde acide se combine avec les oxydes basiques présents MnO, FeO et éventuellement CaO en donnant une scorie liquide qui monte à la surface du bain. • Manganèse: son oxydation conduit à l'oxyde basique MnO qui se combine avec SiO2. • Phosphore: son oxyde P2O5 est réductible par le carbone aux températures élevées réalisées. Cependant le phosphate de calcium est moins réductible par C que le pentoxyde. En présence de CaO et si on admet que FeO est le vecteur d'oxygène, la réaction s'écrira: 2P + 5FeO + 3CaO (PO4)2Ca3 + 5Fe. Le phosphate de calcium s'élimine dans la scorie. Donc une déphosphoration poussée exige un milieu très oxydant et très basique. • Soufre: I'oxydation des sulfures MnS ou FeS étant très endothermique elle est peu probable aux températures élevées de conversion. L'élimination du soufre aura lieu selon: [FeS] + (CaO) [FeO] + (CaS)(1) H > O. (1) [ ] dissous dans la fonte, ( ) disses dans le laitier. Elle sera favorisée par un milieu très réducteur (élimination de FeO) et très basique. Une élévation de température la favorisera également et fluidisera la scorie. Dans ces conditions on a intérêt à introduire une fonte de teneur en soufre aussi faible que possible: intérêt de la désulfuration en poche. L'élaboration comprend en général deux phases distinctes: • Phase d'oxydation: élimination de Ct Si Mn et du P avec action simultanée de CaO pour ce dernier; • Phase de réduction: la phase précédente conduit à un métal très oxydé (riche en FeO) qu'il faudra réduire. En présence de CaO, il y aura simultanément désulfuration. TSBECM MODULE 6 10/137 11/137 2. ACIER A L’OXYGENE 2.1. PRINCIPES ET CLASSIFICATION Ce procédé, actuellement le plus répandu, est basé sur l'insufflation d'oxygène pur dans un bain de fonte liquide. On peut ainsi transformer celle-ci en acier liquide, en assurant simultanément l'élimination de C, Si, Mn, P et S et l'élévation de température nécessaire pour passer de la fonte liquide (1250 °C en moyenne) à l'acier liquide (1600 °C en moyenne). Le réglage de la température finale se fait par introduction de ferrailles à refondre. Les appareils (convertisseurs) sont des cornues, garnies de réfractaires, atteignant 8 m de diamètre et jusqu'à 10 m de haut. Les convertisseurs sont en général immobiles au cours du soufflage et les divers procédés se distinguent par le mode d'insufflation de l'oxygène: • Insufflation par des tuyères réfractaires placées dans le fond du convertisseur: procédés OBM (Oxygen Boden Maxhütte) et LWS (Loire-Wendel-Sidélor). • Insufflation par le bec de uploads/Ingenierie_Lourd/ module-10-marocetude-com-materiaux-et-metallurgie-cm-tsbecm-pdf 1 .pdf