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SUPPORT DE COURS MATERIAUX METALLIQUES Elaboré par : MESSAOUI Mosbah : Maitre T

SUPPORT DE COURS MATERIAUX METALLIQUES Elaboré par : MESSAOUI Mosbah : Maitre Technologue à l’ISET de Gafsa Année universitaire : 2014-2015 Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Gafsa المعهد العالي للدراسات التكنولوجية بقفصة Département de Génie Mécanique قسم الهندسة الميكانيكية République Tunisienne Ministère de l’enseignement supérieur, de la recherche scientifique et de la Technologie Direction Générale des Etudes Technologiques  ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M Support de Cours - 2 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2) Présentation Ce support de cours est destiné aux étudiants du Semestre I des ISET, Mention génie mécanique, faisant partie du programme de la licence appliquée et conformément au programme des ISET dans cette discipline et il est consacré à l’élément constituf 2 (ECUE 2) intitulé Matériaux métalliques de l’unité d’enseignement (UE) intitulée matériaux. Il est rédigé d'une manière pour introduire ces étudiants rapidement dans une discipline technologique et ainsi pour leur donner un support indispensable pour leurs études individuelles. Dans ce support de cours, On se limite à une description globale et à travers des exemples simples. Cependant, il y'a un espace suffisant pour le traitement plus détaillé dans les travaux dirigés ainsi que dans les travaux pratiques de cette unité d’enseignement. Toutes fois, il est à noter que nous considérons que cette première mise à jour comme des notes préliminaires qui restent toujours dans une nécessité pour des améliorations ultérieures et toute remarque et toute notification de toute personne intéressée. MESSAOUI. M Janvier 2010 ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M Support de Cours - 3 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2) SOMMAIRE CHAPITRE 1 DESIGNATION DES METAUX 1. Symboles chimiques et AFNOR des métaux purs……………………………………….. 7 2. Aciers non alliés (aciers au carbone)………………………………………………………. 7 3. Aciers faiblement alliés pour haute résistance…………………………….……………… 9 4. Aciers fortement alliés………………………………………………………………….... 10 5. Les fontes………… …………………………….……………………………...…………. 11 6. Aluminium et alliages……………………………………………………………………... 13 7. Cuivre et alliages...………………………………………………………………………… 15 CHAPITRE 2 DIAGRAMME D’EQUILIBRE DES ALLIAGES BINAIRES 1. Généralités……………………………………………………………………………..….. 17 2. Loi des phases (Loi de Gibbs)…………...……………………………………………….... 17 3. Alliage binaire constitué de deux phases en équilibre….…………………..…………….. 18 4. Alliage à une solution solide unique…..………………………...………………………... 19 5. Alliage à deux solutions solides avec un point eutectique………………………………. 20 6. Courbes de refroidissement L  S d’un alliage…………………………………...………. 21 7. Courbes de refroidissement d’un alliage à l’état solide…………………………………… 22 CHAPITRE 3 DIAGRAMME D’EQUILUILIBRE FER CARBONE 1. Les aspects du fer et du carbone dans les alliages Fe-C………………………………….. 24 2. Les deux types de diagramme Fe-C……………………………………………………..... 25 3. Diagramme Fe-C métastable simplifié………………..………………..………………… 25 CHAPITRE 4 LES TRAITEMENTS THERMIQUES 1. Introduction……………..…………………………….…………………..……………… 30 2. Transformations des phases des aciers au refroidissement……………......……………. 33 3. La trempe des aciers………...……………………………………………..……………… 44 4. Le revenu des aciers………...……………………………………………..……………… 46 5. Recuit des aciers…………………...…………...…………………………..……………… 47 CHAPITRE 5 LES TRAITEMENTS DE SURFACES 1. Introduction…………………...………………………..…….…………………………… 50 2. Traitements mécaniques…………………………...……….…………..…………………. 50 3. Traitements superficiels de durcissement………..………………………………. 51 4. Traitements thermochimiques………………...……………………………………….. 53 ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M Support de Cours - 4 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2) FICHE MATIERE Elément constitutif de l’unité de l’enseignement Semestre CI TD TP Crédits Matériaux métalliques 1 0,75 0,75 1,5 2,5 PREREQUIS : Notions élémentaires de physique et de chimie. OBJECTIFS : Sélectionner et mettre en œuvre un traitement d’amélioration des propriétés adaptées aux conditions d’emploi. PROGRAMME :  Description des structures d’équilibre à partir des diagrammes de phases, des alliages ferreux (aciers et fontes non alliés et alliés) et des alliages légers (alliages industriels d’aluminium et de cuivre).  Désignation normalisée, propriétés et domaines d’emploi et de tenue en service des matériaux métalliques.  Traitements d’amélioration des propriétés d’emploi et de tenue en service des matériaux métalliques :  Traitement thermique dans la masse (recuit, trempe, revenu, et traitement de maturation).  Traitement superficiel (thermochimique et mécanique). BIBLIOGRAPHIE :  [Ed Masson et compagnie] Les métaux et alliages, Tome I, II, III et IV.  [C.CHASSINI] Manuel pratique des aciers et de leurs traitements thermiques. Ed Dunod.  [Jean BARRALIS et Gérard Maeder] Métallurgie – Elaboration, structures, propriétés et normalisation. Ed Nathan.  [AFNOR] Métaux non ferreux. Ed Afnor.  [Jean BARRALIS et Gérard Maeder] Précis de métallurgie. Ed Nathan.  [CONSTANT, G.HENRY, J.C CHARBONNIER] Principe de base des traitements thermiques, thermomécaniques, thermochimiques des aciers. Ed PYC. ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M Support de Cours - 5 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2) BUT DU COURS : Développer les aptitudes de l'étudiant pour sélectionner et mettre en œuvre un traitement d’amélioration des propriétés adaptées aux conditions d’emploi d’un matériau. CODES OBJECTIFS GENERAUX CONDITIONS DE REALISATION DE LA PERFORMANCE CRITERES D’EVALUATION DE LA PERFORMANCE OG1  Savoir désigner un matériau métallique.  Savoir interpréter une désignation. L'étudiant devra savoir désigner et interpréter la désignation d’un matériau métallique L'étudiant doit désigner correctement un matériau métallique. OG2  Connaitre les différentes transformations d’un matériau en fonction de la température.  Savoir interpréter un diagramme d’équilibre binaire. L'étudiant devra savoir lire et interpréter un diagramme d’équilibre d’un alliage binaire L'étudiant doit interpréter correctement le diagramme d’équilibre d’un alliage binaire. OG3  Savoir Classer les métaux ferreux.  Savoir lire et interpréter le diagramme Fe-C L’étudiant devra savoir les différentes classes des métaux ferreux et les différentes phases du diagramme Fe-C L’étudiant doit caractériser correctement un alliage ferreux. OG4  Connaitre les différents traitements thermiques L’étudiant devra savoir les modifications des propriétés en fonction des traitements apportés à un matériau L’étudiant doit être capable de choisir le traitement adéquat pour atteindre les propriétés visées d’un matériau.. OG5  Connaitre les différents traitements de surfaces. L’étudiant devra savoir les modifications que peut apporter un traitement de surface à une pièce donnée. L’étudiant doit être capable de choisir le traitement adéquat pour une pièce donnée pour atteindre les propriétés visées ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M Support de Cours - 6 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2) PLAN DE LA LEÇON  Cours : Matériaux métalliques  Titre de la leçon : Désignation des métaux.  Mention: Génie Mécanique  Parcours: Tronc Commun  Programme : 1ére semestre  Bibliographie :  [Jean BARRALIS et Gérard Maeder] Métallurgie – Elaboration, structures, propriétés et normalisation. Ed Nathan.  [AFNOR] Métaux non ferreux. Ed Afnor. Objectifs spécifiques :  Identifier les différents métaux ferreux.  Désigner et interpréter une désignation donnée d’un matériau. Pré-requis :  Notions élémentaires de physique et de chimie. Matériel didactique utilisé :  Vidéo projecteur  Déroulement de la leçon :  L'enseignement de cette leçon se fera en une séance de 1,5H, sous la forme des séquences suivantes : N° Titre de la séquence Durée 1 - Mise en situation 10 mn 2 - Définitions et notations 60 mn 3 - Evaluation (Exercice d’application) 20 mn ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M Support de Cours - 7 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2) Chapitre * 1 DESIGNATION DES METAUX Désignation des Métaux et alliages selon le nouveau système CEN Progressivement à partir du mois de novembre 1992: NB: Il est à noter qu'à la période actuelle est caractérisée comme période transitoire, deux systèmes de désignation sont pratiquement utilisés: Le nouveau système CEN et l'ancien système de l'AFNOR qu'il faut le voir dans la documentation technique. I. Symboles chimiques et AFNOR des métaux purs: Symbole AFNOR Symbole chimique Elément Symbole AFNOR Symbole Chimique Elément D N Nb P Pb Se S F Ta T W V Z Zr Mo Ni Nb P Pb Se Si S Ta Ti W V Zn Zr Molybdène Nickel Niobium Phosphore Plomb Sélénium Silicium Soufre Tantale Titane Tungstène Vanadium Zinc Zirconium A R Az Be Bi B Cd C K U E Fe G M Al Sb N Be Bi B Cd Cr Co Cu Sn Fe Mg Mn Aluminium Antimoine Azote Béryllium Bismuth Bore Cadmium Chrome Cobalt Cuivre Etain Fer Magnésium Manganèse II. Aciers non alliés (Aciers au carbone) : 1. Aciers non alliés d’usage général (S, E, etc.) : Caractérisés par une faible teneur en carbone, ce sont les plus utilisés. Ils existent dans des qualités diverses (JR, JO, J2, K2…) et des variantes réservées à des usages particuliers (moulage, soudage…). La plupart sont disponibles sous forme de laminés marchands (Profilés, poutrelles, ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M Support de Cours - 8 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2) barres, tôles…) aux dimensions normalisées. Certains sont proposés en semi – fini : pré laqués, galvanisés, nervurés, ondulés etc… Applications : (Construction soudée, formage à froid ou à chaud, emboutissage, étirage, laminage, pliage…) : carrosseries, fers, et profilés pour le bâtiment, construction navale, plate-forme pétrolière, trains chaudronnerie, ameublement, électroménager. Désignation: la désignation comprend une lettre (S, E, etc.) suivie de la limite élastique à la traction Re en MPa ou N/mm2. S’il s’agit d’un acier moulé la désignation est précédée de la lettre G. G S 355 NL Exemple : GE 335, GS 235. Remarques : les valeurs de Rr, Re, A% et Kv indiquées varient d’une qualité à l’autre, dépendent des procédés de fabrication, des traitements, des épaisseurs d’un produit à l’autre. 2. Aciers spéciaux, non alliés, de type C : Applications : Destinés aux traitements thermiques (trempe, cémentation) des pièces petites ou moyennes, ils sont caractérisés par un ajustement précis de leur composition chimique, une uploads/Sante/ materiaux-metalliques.pdf