RESUME
EPIGRAPHE I
DEDICACE II
REMERCIEMENTS III
TABLE DES MATIERES IV
LISTE DES ABREVIATIONS VII
LISTE DES FIGURES VIII
LISTE DES TABLEAUX X
INTRODUCTION 1
CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES ACIERS 3
I.1 Définition 3
I.2 Type 3
I.3 Structure et phases de l'acier 3
a) Structure 3
b) Phase 5
I.4 Différentes familles des aciers 7
a) Aciers non alliés 7
b) Aciers faiblement alliés 7
c) Aciers fortement alliés 8
I.5 Propriétés et caractéristiques 9
CHAPITRE II INFLUENCE DES ELEMENTS D'ADDITION SUR LES
PROPRIETES
MECANIQUES DE L'ACIER 11
II.1. L'aluminium 11
II.2. Le carbone 11
II.3. Le chrome 12
II.4. Le cobalt 13
II.5. Le manganèse 13
II.6. Le molybdène 14
II.7. Le Nickel 16
II.8. Le silicium : 17
CHAPITRE III : TRAITEMENT THERMIQUE APPLIQUE AUX ACIERS 18
III.1. Définition 18
III.2. But 18
III.3. Eléments d'un traitement thermique 18
V
III.4. Types de traitements thermiques 19
1. Le recuit 19
2. La trempe 20
3. Le revenu 21
4. La normalisation 22
III.5. Transformation des phases au cours du traitement
thermique 22
a) Mécanisme de la transformation lors de
l'austénitisation 22
b) Constituant intermédiaire 23
c) La transformation martensitique 23
III.6. Influence des éléments d'alliage sur le
traitement thermique 24
a) Influence sur l'austénitisation 24
b) Influence sur la martensite 25
III.7. INFLUENCE DE LA GROSSEUR DES GRAINS D'AUSTENITE SUR
LES
PROPRIETES MECANIQUES 28
CHAPITRE IV : TRAVAUX ANTERIEURS SUR L'A3SS 29
IV.1. Amélioration de la nuance par les ACP
(Inédit) 29
a) Composition 29
b) Caractéristiques mécaniques 29
c) Conditions de traitement thermique 30
IV.2. Amélioration par substitution (mémoire) de
fin d'études 30
CHAPITRE V : MATERIEL ET PROCEDURE EXPERIMENTALE 31
V.1. Matériel 31
V.1.1. Caractérisation des échantillons 31
V.1.2. Essais mécaniques 33
V.1.3. Traitement thermique 37
V.1.4. Micrographie 39
V.2. Procédure expérimentale 42
V.2.1. Fusion 42
V.2.2. Traitement thermique 45
CHAPITRE VI : PRESENTATION ET INTERPRETATION DES RESULTATS 47
VI.1. Caractérisation des échantillons 47
a) HB et KCV 48
b) Traction 48
VI.2. Essais mécaniques 49
VI.2.1. Influence de la température d'adoucissement 49
VI.2.2. Influence du milieu de refroidissement 52
VI
VI.2.3. Influence du temps de maintien 56
VI.2.4. Influence de la température de revenu 57
CONCLUSION 61
BIBLIOGRAPHIE 63
a) Ouvrage 63
b) Articles et publications 63
c) Mémoires 63
d) Notes de cours 63
VII
LISTE DES ABREVIATIONS
F e y : Fer austénite
F e a : Ferrite
Fe3C : Cémentite ou carbure de fer
a : Ferrite magnétique formée à basse
température à structure cubique centré
a' : Martensite quadratique
y : Austénite d'équilibre formée à
haute température à structure cubique à faces
centrées
R e : Limite élastique
R m : Résistance mécanique
R r : Charge de rupture
H B : Dureté Brinell
KCV : Résilience sur éprouvette avec entaille en
V
A3SS : Acier d'amélioration faiblement allié au
Ni-Cr-Mo-Mn
ACP : Ateliers Centraux de Panda
TRC : Transformation en refroidissement continu
TTH : Traitement thermique d'hypertrempe
TTT : transformation temps température
VIII
LISTE DES FIGURES
Figure I.1 : structure cristalline des aciers à
l'état recuit 4
Figure I.2 : germination des phases de l'acier à partir
des grains d'austénite au cours de
refroidissement d'un acier hypoeutectoïde et
hypereutectoïde 5
Figure II.1 : Diagramme fer-carbone 12
Figure III.1 : Cycle d'un traitement thermique 19
Figure III.2 : Zones des températures les plus favorables
pour les différents recuits 20
Figure III.3 : Courbe TTT (acier faiblement allié 0,35%) :
ce diagramme se lit en suivant un isotherme
21
Figure III.4 : Premiers stades de la formation de la phase
austénitique 23
Figure III.5 : Position des atomes de carbone dans la maille
quadratique de la martensite 24
Figure III.6 : Influence des éléments d'alliage sur
le diagramme de phase FeC a) Présence d'un élément
alphagène, le molybdène- b) Présence d'un
élément gammagène, le manganèse
25
Figure III.7 : Diagramme de SCHAEFFLER ; A = austénite, F
= ferrite, M = martensite, les lignes de
pourcentage indiquent la proportion de ferrite dans
l'austénite 27
Figure V.1 : photographie montrant (a) un Analyseur NITON XLT et
(b) sulfo-carbomettre ELTRA
CS800 31
Figure VI.2 principe de l'essai de dureté 34
Figure V.3 : Photographie d'un mouton pendule de Charpy de 300 J
35
Figure V.4 : Photographie d'un four de traitement thermique de
type BENET 37
Figure V. 5 - photographie d'un microscope optique de type
Euromex équipé d'une caméra RD 39
Figure V.6 : Photographie d'une poliseuse fine du type METASERV
41
Figure VI.1 : structure cristallographique de l'alliage à
l'état brut de coulée 49
Figure VI.2 micrographie de l'acier A3SS chauffé à
AC3+30°C et refroidi dans le four 51
Figure VI.3 micrographie de l'acier A3SS chauffé à
AC3+50°C et refroidi dans le four 52
Figure VI.4 : Micrographie de l'acier A3SS chauffé
à AC3+80°C et refroidi dans le four 52
Figures VI.5 : structure de l'A3SS après
austénitisation à 910°C et refroidissement à l'air
55
Figures VI.6 : structure de l'A3SS après
austénitisation à 910°C et refroidissement à l'eau
55
Figures VI.7 : structure de l'A3SS après
austénitisation à 910°C pendant 30 minutes et
refroidissement
à l'eau 57
Figures VI.8 : structure de l'A3SS après
austénitisation à 910°C pendant 15 minutes et
refroidissement
à l'eau 57
Figure VI.9 : Micrographie de l'A3SS après revenu à
600°C 59
IX
Figure VI.9 : Micrographie de l'A3SS après revenu
à 400°C 60
Graphique VI.1 : l'Influence de la température
d'adoucissement sur HB et K 50
Graphique VI.2 : Histogramme des valeurs moyennes de
résilience et dureté après austénitisation
à
910°C et refroidissement selon les milieux 54
Graphique VI.3 : Evolution de la dureté et
résilience en fonction du temps 56
Graphique VI.4 : courbes de dureté et résilience
après revenu 58
X
LISTE DES TABLEAUX
Tableau I.1 : valeurs typique des caractéristiques
mécaniques 9
Tableau IV.1 : Composition en fourchette de la nuance A3SS 29
Tableau IV.2 : Marge des propriétés
mécanique de l'A3SS attendues après revenu à 600°C
29
Tableau VI.1 : Caractérisation chimique de la nuance A3SS
47
Tableau VI.2 : propriétés mécaniques
à l'état brut de coulée 48
Tableau VI.3 : Essais de traction 48
Tableau VI.4 : Essais de résilience de l'A3SS après
traitement d'adoucissement 50
Tableau VI.5 : moyenne de valeur de résilience et de
dureté aux températures d'adoucissement 50
Tableau VI.6 : Essais de dureté et résilience de
l'A3SS après austénitisation à 910°C pendant 30
minutes 53
Tableau VI.7 valeurs moyennes de dureté et
résilience après austénitisation à 910°C 53
Tableau VI.8 : Evolution des propriétés en fonction
du temps de maintien 54
Tableau VI.9 : Valeurs moyennes de dureté et
résilience en fonction du temps 54
Tableau VI.10 : résultat du revenu à
différentes températures pendant 30 minutes de maintien 58
Tableau VI.11 : Valeurs moyennes de dureté et
résilience après revenu pendant 30 minutes 58
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