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PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa

PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr PO Ingénierie de la construction 3ème Année Orientation Génie Mécanique Les traitements thermiques des aciers 1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5 24h 15mn 1mn 2mn 1h 2h 4h 8h HRc 54 52,5 52 40 35 30 22 226 187 HV Austénisé à: Grosseur du grain: C% Mn% Si% S% P% Ni% Cr% Mo% 900 800 700 600 100 0 200 300 400 500 Nuance: 35 CrMo 4 Ac1 A A+F A+F+C A+F+C A+M Ms Ac3 850°C - 30 mn 9 Temps (s) 0,36 0,77 0,28 0,01 0,019 0,16 0,96 0,28 55 45 15 12 10 35 45 2 10 70 75 65 17 PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr Les aciers Aciers d’usage général (Aciers non alliés) Aciers à outils Aciers spéciaux de construction mécanique (Aciers faiblement alliés) Aciers spéciaux (Aciers maraging,) Aciers inoxydables (Aciers fortement alliés) Quelques rappels PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr Les aciers Aciers d’usage général (Aciers non alliés) Aciers à outils Aciers spéciaux de construction mécanique (Aciers faiblement alliés) Aciers spéciaux (Aciers maraging,) Aciers inoxydables (Aciers fortement alliés) Les catégories d’aciers La famille des aciers est subdivisée suivant ces 5 grandes sous-familles. Les aciers de traitement thermique couramment utilisés en construction mécanique appartiennent principalement à la sous-famille des aciers spéciaux de construction mécanique mais on peut également utiliser certains aciers de la sous-famille des aciers d’usage général. PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr Désignation normalisée des aciers de traitement thermique Désignation des aciers de traitement thermique Avant toute chose, il est nécessaire de bien connaître la désignation des différents alliages, et en particulier celle des aciers de traitement thermique. Celle-ci est définie par les normes soit française (NF A) ou européenne (EN). On donne ici les désignations en vigueur depuis 1992 mais également les désignation antérieures car elles sont encore largement employées. PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr C 35 H2 Désignation des aciers spéciaux non-alliés (norme EN 10020) Acier spécial non-allié Centuple de la teneur en carbone Particularités Aciers spéciaux non alliés (Aciers d’usage général) Désignation des aciers spéciaux non alliés Les aciers de la première sous-famille aptes aux traitements thermiques sont les aciers spéciaux non-alliés. La désignation de ces aciers non-alliés est définie par la lettre « C » (pour acier au carbone) suivie d’un nombre représentant le centuple de la teneur nominale en carbone (ici 0,35%). Cette désignation peut être complétée pour désignée une particularité (ici H2 correspond à une bande de dispersion Jominy plus étroite). PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr XC 38 H2 Ancienne désignation des aciers spéciaux non-alliés Acier spécial non-allié Centuple de la teneur en carbone Particularités Aciers spéciaux non alliés (Aciers d’usage général) Ancienne désignation des aciers spéciaux non alliés L’ancienne désignation de ces aciers non-alliés commence par le symbole « XC » (pour acier de classe XC) suivie d’un nombre représentant le centuple de la teneur nominale en carbone (ici 0,35%). Comme dans la nouvelle norme, cette désignation peut être complétée pour désignée une particularité. PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr Les aciers spéciaux de construction mécanique (aciers faiblement alliés) La teneur de chaque élément d’alliage ne dépasse 5% 35 CrMo 4 Désignation (norme EN 10020) Teneur (× × × × 100) en carbone Symbole chimique des éléments d’alliage (dans l’ordre des teneurs décroissantes) Teneur (× × × × coeff.) de(s) éléments d’alliage Définition des aciers faiblement alliés Ces aciers de la seconde sous-famille, tous aptes aux traitements thermiques, sont des aciers faiblement alliés, c’est à dire que la teneur de chaque élément d’alliage ne dépasse pas 5% (en masse). PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr Les aciers spéciaux de construction mécanique (aciers faiblement alliés) La teneur de chaque élément d’alliage ne dépasse 5% 35 CrMo 4 Désignation (norme EN 10020) Teneur (× × × × 100) en carbone Symbole chimique des éléments d’alliage (dans l’ordre des teneurs décroissantes) Teneur (× × × × coeff.) de(s) éléments d’alliage Ancienne désignation des aciers faiblement alliés La désignation de ces aciers commence par un nombre correspondant au centuple de la teneur nominale en carbone (ici 0,35%) puis par une suite de symboles chimiques des principaux éléments d’alliage (ces symboles sont donnés dans l’ordre décroissant des teneurs) et enfin par un ou plusieurs nombres correspondants aux teneurs de ces éléments d’alliage (à un coefficient multiplicatif près). PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr Les aciers spéciaux de construction mécanique (aciers faiblement alliés) Valeur des coefficients multiplicateurs en fonction des éléments d’alliage B Ce, N, P, S Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr Cr, Co, Mn, Ni, Si, W x 1000 x 100 x 10 x 4 Coefficients multiplicateurs dans la désignation des aciers faiblement alliés Le tableau ci-dessus donne la valeur du coefficient multiplicateur en fonction de la nature de l’élément d’alliage. Ce coefficient permet d’avoir une valeur entière dans la désignation de l’alliage. PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr Les aciers spéciaux de construction mécanique (aciers faiblement alliés) 35 CD 4 Ancienne désignation Teneur (× × × × 100) en carbone Symbole métallurgique des éléments d ’alliage (dans l ’ordre des teneurs décroissantes) Teneur (× × × × coeff.) de(s) éléments d ’alliage Ancienne désignation des aciers faiblement alliés L’ancienne désignation de ces aciers commence par un nombre correspondant au centuple de la teneur nominale en carbone (ici 0,35%) puis par une suite de symboles métallurgiques des principaux éléments d’alliage (ces symboles sont donnés dans l’ordre décroissant des teneurs) et enfin par un ou plusieurs nombres correspondants aux teneurs de ces éléments d’alliage (à un coefficient multiplicatif près). PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr Acier C35 Acier 35 CrMo 4 Composition chimique des aciers de traitement thermique 0,06 0,02, 0,02 0,21 0,02 0,02 0,016 0,27 0,66 0,36 %Al %Cu %Mo %Cr %Ni %P %S %Si %Mn %C 0,28 0,96 0,16 0,02 0,01 0,28 0,77 0,36 %Mo %Cr %Ni %P %S %Si %Mn %C Composition chimique des aciers de traitement thermique Ces aciers, qu’ils soient aciers spéciaux non-alliés ou aciers faiblement alliés doivent respecter une composition chimique nominale tolérancée sur la teneur de chaque élément. Ainsi un acier C35 peut être à 0,36%C et la teneur en chrome dans un acier 35 CrMo 4 peut être différente de 1% (coeff. multipl. = 4). PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr Les traitements thermiques des aciers Traitt de durcissement Trempes Traitt d’adoucissement Revenus Recuits Les traitements thermique des aciers Les traitements thermiques que l’on peut mettre en œuvre ont pour effet soit de durcir l’acier (trempe ), soit de l’adoucir (revenus et recuits). PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr 1 2 5 10 20 50 100 500 10 10 10 3 4 5 24h 15m n 1m n 2m n 1h 2h 4h 8h 506 224 202 177 169 148 H V A usténisé à: Grosseur du grain: C % M n% S i% S % P % N i% C r% M o% 900 800 700 600 100 0 200 300 400 500 N ua nce: C 3 5 A c1 A A + F A + F + C A + M M s A c3 850°C - 15 m n 9 Tem ps (s) 0,35 0,60 0,20 0,027 0,022 0,12 0,10 0,02 40 50 70 30 50 60 70 30 B 420 320 La trempe La trempe Commençons par la trempe des aciers … PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr α α α α + γ γ γ γ 700 1 2 3 4 5 6 7 900 1000 1100 600 1200 1300 1400 1500 1600 °C %C Liquide γ γ γ γ α α α α Lédéburite Perlite Fe3C 4,3 0,8 1147° 1534° 1390° 1250° 727° 6,67 δ δ δ δ α α α α + + + + Fe3C γ γ γ γ + + + + Fe3C γ γ γ γ γ γ γ γ Fe 0,02 %C 930 α α α α 727 α α α α + + + + Fe3C α α α α + γ γ γ γ Perlite γ γ γ γ + + + + Fe3C 0,8 Le diagramme d’équilibre de phases Fer - Cémentite Le diagramme d’équilibre de phases Fer-Cémentite Ce traitement ne peut se maîtriser que si l’on a bien en mémoire le diagramme fer- cémentite. La portion du diagramme qui concerne les aciers de traitements thermique se limite en pratique à 1% en carbone – 1000°. PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers Contact: michel.chaussumier@insa-toulouse.fr γ γ γ γ γ γ γ γ Fe 0,02 %C 930 α α α α 727 α α α α + + + + Fe3C α α α α + γ γ γ γ Perlite γ uploads/Sante/ les-traitements-thermiques-des-aciers.pdf