DANIAU Julien BRINSTER Timothe

Les traitements thermiques des aciers

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Sommaire :

Introduction Diagramme Fer-Carbone Les traitements thermiques Trempe Revenu RecuitMaturationAutres traitements de surfaces Nitruration AnodisationGalvanisationConclusion

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Introduction Diagramme Fer-Carbone Les traitements thermiques Trempe Revenu RecuitMaturationAutres traitements de surfaces Nitruration AnodisationGalvanisationConclusion

LACIER alliage mtallique constitu de deux lments, le Fer et le Carbone principalement.

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Processus de fabrication : minerai de fer + coke ( carbone quasiment pur issu de la houille) ports haute T = fonte.fonte + oxygne insuffl = acier sauvage.puration pour obtenir un acier convenable. Prsence ou non dlments comme le manganse, le chrome, le nickel, Lors de laffinage.

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Chaque alliage prsente des caractristiques propres selon la plus ou moins grande contenance dun lment.

Ces alliages permettent dinfluencer sur les proprits mcaniques propres lacier en termes de duret, d lasticit, de rsistance aux chocs,

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*Il y a plusieurs solutions solides par insertion de carbone dans le fer - par opposition solution par substitution - savoir :- L'austnite : solution de carbone dans le fer - gamma. Cristallise dans le systme cubique faces centres CFC. La prsence de Nickel dans l'acier stabilise cette phase - donc augmente sa surface sur le diagramme - tel point que si la teneur en nickel dpasse 18% on a de l'austnite jusqu' temprature ambiante ! Si on refroidit de l'austnite vitesse moyenne on obtient de la troosite trs dure avec des lamelles de ferrite et de la cmentite. Si on la refroidit plus vite on a de la bainite en aiguilles et si on la refroidit trs vite on obtient de la martensite.- La perlite : eutectode form par le fer et le carbone 723 degrs- La ferrite et : solution de carbone dans le fer qui cristallise dans le systme cubique centr. Ces deux ferrites cristallisent dans le systme cubique centr CC. Le chrome dans l'acier stabilise la phase alpha.

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*- La cmentite de formule Fe3C forme de 12 atomes de fer pour 4 de carbone, de structure orthorhombique et qui a la proprit de se dcomposer avant de fondre ce qui empche de connatre toute la partie droite du point C dans le diagramme binaire.- La martensite : constituant dur des aciers qui cristallise en plaquettes ou en aiguilles et qui prend naissance par refroidissement brutal de l'austnite qui empche une diffusion du carbone dans le fer, la martensite est trs dure mais trs fragile.

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*B - Les paliers isothermes du diagramme binaire :Chaque palier correspond la coexistence de 3 phases en quilibre thermodynamique temprature constante : rgle des phases de Gibbs.Le pritectique 1495 C : on est en prsence d'une solution de fer liquide 0.53 % de carbone en poids de C, et de 2 solutions solides de la ferrite delta 0,09 % de C et de l'austnite 0,017 % de C.L'eutectique 1148 C : les 3 phases sont les suivantes : une solution de fer liquide 4,26 % de C et deux phases solides, de l'austnite 2,11 % de C et du graphite ou de la cmentite.L'eutectode 727 C : c'est l'quilibre entre 3 phases solides : la ferrite alpha 0,021 % de C, l'austnite 0,77 % de C (composition de l'eutectode) et la cmentite ou le graphite. A l'tat solide c'est la raction isotherme de l'eutectode qui rgit les transformations de l'austnite. La transformation de l'austnite commence par la ferrite si le % de C < 0,77 % et par la cmentite ou le graphite si % de C est compris entre 0,77 et 2,11 %. A 727 C ces ractions sont interrompues par la transformation de l'austnite 0,77% en ferrite 0,021 % et la cmentite ou le graphite. En dessous de 727 C on trouve un domaine biphas de ferrite et de cmentite mais la solubilit du C dans la ferrite diminue quand la temprature descend et on observe une dcomposition de la ferrite, sursature en C, par prcipitation de cmentite selon la raction : Ferrite alpha sursature -> cmentite + ferrite alpha rsiduelle.

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Traitement thermique :

modifie la structure interne dun acier, influenant les proprits mcaniques et certaine proprits physiques et chimiques.

But : confrer aux produits mtalliques les proprits ncessaires pour leurs transformation, leurs mises en uvre ou leurs utilisation.

Procd mtallurgique fondamental !

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La trempe :

Consiste chauffer lacier une temprature lgrement suprieure la temprature de transformation et refroidir celui-ci trs rapidement. La trempe peut suivant la composition de lacier seffectuer lair, dans lhuile,

Ncessit : augmenter la duret et la rsistance de lacier, ainsi que de conserver froid la structure obtenue haute T.

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Le revenu :

se pratique aprs une trempe. La mthode consiste chauffer la pice une temprature infrieure celle de la trempe, temprature dtermine en fonction du type de matriau, et de refroidir cette pice plus ou moins lentement.

Ncessit : perdre graduellement la duret et la fragilit acquises par trempe: attnuation en partie ou en totalit des effets de la trempe.

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Le recuit :

consiste rchauffer un acier jusqu sa T de transformation la plus leve et le laisser refroidir lentement.

Ncessit : permettre l acier de reprendre son tat stable davant un traitement thermique ou mcanique.

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Maturation :

consiste en un chauffage modr de l acier permettant de donner de la mobilit aux atomes et ainsi de crer des prcipits dans lacier.

Ncessit : provoquer un durcissement structural sur des aciers haute limite lastique.

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Autres Traitements de surfaces :

Opration mcanique, chimique, lectrochimique ou physique, modifie l'aspect de la surface des matriaux,

But :Amliorer leurs proprits mcaniques: duret, frottement, rsistance lusure, rsistance la corrosion.

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Nitruration :consistant faire absorber de l azote certains aciers. Dans un four chauff, les aciers sont en contact avec un gaz d ammoniac. Aprs absorption de l azote contenu dans le gaz, un durcissement se cre en surface de l acier.

Ncessit : crer une couche de faible paisseur de fer-azote afin dobtenir un durcissement priphrique de l acier sans modifier les couches infrieures de l acier.

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Anodisation :

traitement de surface qui permet de protger ou de dcorer une pice en mtal. L'opration consiste en une succession de bains suivis de rinage.

Principe de l oxydo-rduction !

Ncessit : octroie aux matriaux une meilleure rsistance l'usure, lacorrosionet la chaleur, en fonction de lpaisseur de la couche dpose. *

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Galvanisation :

principe consistant recouvrir l acier d une couche de zinc protectrice. Plusieurs mthodes sont possibles : oxydo-rduction, bain, dpt de poudre de zinc chaude, projection de zinc fondu au pistolet.

Ncessit : protger l acier contre la corrosion.

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Conclusion Introduction Diagramme Fer-Carbone Les traitements thermiques Trempe Revenu RecuitMaturationAutres traitements de surfaces Nitruration AnodisationGalvanisationConclusion

Les traitements thermiques constituent une tape essentielle de la conception d'une pice.Ils rpondent l'ensemble des proprits exiges par les conditions d'utilisation.Concerne tout les domaines industriels: automobile, aronautique, mtallurgique

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