6493460 les traitements thermiques des aciers
TRANSCRIPT
Nuance: 35 CrMo 4C% 0,36 Austnis : 900 Mn% 0,77 Si% 0,28 S% 0,01 P% 0,019 Ni% 0,16 Cr% 0,96 Mo% 0,28 9
850C - 30 mn
Grosseur du grain:
Ac3 800 Ac1
A700
A+F45 15 35
55 45
A+F+C
PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
600 10 500
12
PO Ingnierie de la construction 3me Anne Orientation Gnie Mcanique
A+F+C400 17 Ms 300 2 65 10 70 75
A+M200
100
HRc0 1 2 5 10
54 52,5
52
40
35 500 10 3 15mn
30 22
226 187 10 4
HV10 5
20
50 100 1mn 2mn
Les traitements thermiques des aciers
Temps (s)
1h
2h
4h
8h
24h
Contact: [email protected]
Les aciersAciers dusage gnral(Aciers non allis)PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Aciers outils
Aciers spciaux de construction mcanique(Aciers faiblement allis)
Aciers inoxydables Quelques rappels(Aciers fortement allis)
Aciers spciaux(Aciers maraging,)
Contact: [email protected]
Les aciersAciers dusage gnral(Aciers non allis)PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Aciers outils
Aciers spciaux de construction mcanique(Aciers faiblement allis)
Aciers inoxydables(Aciers fortement allis)
Aciers spciaux(Aciers maraging,)La famille des aciers est subdivise suivant ces 5 grandes sous-familles. Les aciers de traitement thermique couramment utiliss en construction mcanique appartiennent principalement la sous-famille des aciers spciaux de construction mcanique mais on peut galement utiliser certains aciers de la sous-famille des aciers dusage gnral. Les catgories daciersContact: [email protected]
PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Dsignation normalise des aciers de traitement thermique
Avant toute chose, il est ncessaire de bien connatre la dsignation des diffrents alliages, et en particulier celle des aciers de traitement thermique. Celle-ci est dfinie par les normes soit franaise (NF A) ou europenne (EN). On donne ici les dsignations en vigueur depuis 1992 mais galement les dsignation antrieures car elles sont encore largement employes. Dsignation des aciers de traitement thermiqueContact: [email protected]
Aciers spciaux non allis(Aciers dusage gnral)Dsignation des aciers spciaux non-allis (norme EN 10020)PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
CAcier spcial non-alli
35
H2Particularits
Centuple de la teneur en carbone
Les aciers de la premire sous-famille aptes aux traitements thermiques sont les aciers spciaux non-allis. La dsignation de ces aciers non-allis est dfinie par la lettre C (pour acier au carbone) suivie dun nombre reprsentant le centuple de la teneur nominale en carbone (ici 0,35%). Cette dsignation peut tre complte pour dsigne une particularit (ici H2 correspond une bande spciaux non allis Dsignation des aciers de dispersion Jominy plus troite).Contact: [email protected]
Aciers spciaux non allis(Aciers dusage gnral)Ancienne dsignation des aciers spciaux non-allisPO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
XCAcier spcial non-alli
38
H2Particularits
Centuple de la teneur en carbone
Lancienne dsignation de ces aciers non-allis commence par le symbole XC (pour acier de classe XC) suivie dun nombre reprsentant le centuple de la teneur nominale en carbone (ici 0,35%). Comme dans la nouvelle norme, cette dsignation peut tre complte pour dsigne uneaciers spciaux non allis Ancienne dsignation des particularit.Contact: [email protected]
Les aciers spciaux de construction mcanique (aciers faiblement allis)La teneur de chaque lment dalliage ne dpasse 5%PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Dsignation (norme EN 10020)
35 CrMo 4Teneur ( 100) en carbone Symbole chimique des lments dalliage (dans lordre des teneurs dcroissantes) Teneur ( coeff.) de(s) lments dalliage
Ces aciers de la seconde sous-famille, tous aptes aux traitements thermiques, sont des aciers faiblement allis, cest dire que la teneur de chaque lment dalliage ne dpasse pas 5% (en masse). Dfinition des aciers faiblement allisContact: [email protected]
Les aciers spciaux de construction mcanique (aciers faiblement allis)La teneur de chaque lment dalliage ne dpasse 5%PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Dsignation (norme EN 10020)
35 CrMo 4Teneur ( 100) en carbone Symbole chimique des lments dalliage (dans lordre des teneurs dcroissantes) Teneur ( coeff.) de(s) lments dalliage
La dsignation 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 lments dalliage (ces symboles sont donns dans lordre dcroissant des teneurs) et enfin par un ou plusieurs nombres correspondants aux teneurs de ces lments dalliage ( un coefficient multiplicatif prs). des aciers faiblement allis Ancienne dsignationContact: [email protected]
Les aciers spciaux de construction mcanique (aciers faiblement allis)
PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Valeur des coefficients multiplicateurs en fonction des lments dalliage x4 Cr, Co, Mn, Ni, Si, W x 10 Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr x 100 Ce, N, P, S x 1000 B
Le tableau ci-dessus donne la valeur du coefficient multiplicateur en fonction de la nature de llment dalliage. Ce coefficient permet davoir une valeur entire dans la dsignation de lalliage. Coefficients multiplicateurs dans la dsignation des aciers faiblement allisContact: [email protected]
Les aciers spciaux de construction mcanique (aciers faiblement allis)Ancienne dsignationPO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
35Teneur ( 100) en carbone
CD
4
Symbole mtallurgique des lments d alliage Teneur ( coeff.) de(s) (dans l ordre des teneurs dcroissantes) lments d alliage
Lancienne dsignation 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 mtallurgiques des principaux lments dalliage (ces symboles sont donns dans lordre dcroissant des teneurs) et enfin par un ou plusieurs nombres correspondants aux teneurs de ces lments dalliage ( un coefficient multiplicatif prs). Ancienne dsignation des aciers faiblement allisContact: [email protected]
Composition chimique des aciers de traitement thermiqueAcier C35PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
%C 0,36
%Mn %Si 0,66 0,27
%S
%P
%Ni 0,02
%Cr 0,21
%Mo %Cu 0,02 0,02,
%Al 0,06
0,016 0,02
Acier 35 CrMo 4 %C 0,36 %Mn %Si 0,77 0,28 %S 0,01 %P 0,02 %Ni 0,16 %Cr 0,96 %Mo 0,28
Ces aciers, quils soient aciers spciaux non-allis ou aciers faiblement allis doivent respecter une composition chimique nominale tolrance sur la teneur de chaque lment. Ainsi un acier C35 peut tre 0,36%C et la teneur en chrome dans un acier 35 CrMo 4 peut tre diffrente de traitement(coeff. multipl. = 4). Composition chimique des aciers de 1% thermiqueContact: [email protected]
Les traitements thermiques des aciers
PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Traitt de durcissement
Traitt dadoucissement
Trempes
Revenus
Recuits
Les traitements thermiques que lon peut mettre en uvre ont pour effet soit de durcir lacier (trempe ), soit de ladoucir (revenus et recuits). Les traitements thermique des aciersContact: [email protected]
N uance: C 35C% 0 ,3 5 A u s t n is : 900 M n% 0 ,6 0 S i% 0 ,2 0 S% 0 ,0 2 7 P% 0 ,0 2 2 N i% 0 ,1 2 C r% 0 ,1 0 M o% 0 ,0 2 9
8 5 0 C - 1 5 m n
G ros s eu r d u g ra in :
A c3 800 A c1 700
A30 50 50
A+F60 40
70 30
PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
600
La trempeA+F+C70
500
B400 Ms 300
A+M
200
100 506 420 320 224 0 1 2 5 10 20 50 100 500 10 3 15m n 1h 2h 10 4 4h 8h 10 5 24h 202 177 169 148
HV
Tem p s (s )
1m n 2m n
Commenons par la trempe des aciers La trempeContact: [email protected]
Le diagramme dquilibre de phases Fer - CmentiteC 1600 1500
1534
Liquide1250
930
PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
14001390 1300 1200 1100 1000 900
+
Ldburite
1147
+727
Fe3C
Fe3C
+Perlite
727
+ Fe3C
700 600
+ Fe3C2 3 4 4,3 5 6 6,677
+ Fe3C0,02
Perlite0,8 %C
0,8
1
%C
Fe
Ce traitement ne peut se matriser que si lon a bien en mmoire le diagramme fercmentite. La portion du diagramme qui concerne les aciers de traitements thermique se limite en pratique 1% en carbone 1000. de phases Fer-Cmentite Le diagramme dquilibreContact: [email protected]
Les microstructures dquilibre
PO IC 3- Les traitements thermiques des aciers 930
Microstructure ferrito-perlitique
+
Microstructure Perlite + Cmentite + Fe3C
727
+ Fe3C0,02
Perlite0,8 %C
Fe
Lorsque un acier est refroidi trs lentement depuis son tat austnitique, les transformations dquilibre conduisent une microstructure ferrito-perlitique (si la teneur en carbone est infrieure 0,8%) ou une microstructure constitue de Perlite et de Cmentite (si la teneur en carbone est suprieure 0,8%). Les microstructures dquilibreContact: [email protected]
Les transformations de phases AustnitePO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Germination
Les transformations de phases Austnite-Ferrite et Austnite-Perlite et Austnite-Cmentite, comme toutes les transformations de phase dquilibre, font intervenir tout dabord un phnomne de germination Les transformation de phases: la germinationContact: [email protected]
Les transformations de phases GerminationPO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Croissance
suivi par une phase de croissance. Ces transformations, faisant intervenir la diffusion, peuvent donc se drouler soit en condition isotherme soit en refroidissementdecontinu. Les transformations phases: la croissanceContact: [email protected]
Cintique des transformations de phases CroissancePO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Que ce soit en condition isotherme ou en condition de refroidissement continu, la vitesse de transformation est lie la vitesse de germination, elle mme en relation directe avec le nombre de germes pouvant se formerCintique dedvelopper. et se transformationContact: [email protected]
Cintique des transformations de phasesVitesse de germinationPO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
Gg + Gt I = const exp RT
Gg : var. dnergie. libre relative la formation dun germe Gt : var. dnergie. libre relative la barrire dnergie franchir par un atome voulant se fixer sur un germe en formation
Cette vitesse de germination rsulte de deux phnomnes antagonistes: la formation des germes de la nouvelles phase (Gg0). Vitesse de germinationContact: [email protected]
Cintique des transformations de phasesGg : var. dnergie. libre relative la formation dun germePO IC 3- Les traitements thermiques des aciers
G g = Gv + G s
Tm T Gv = hv Tm G s = s (> 0)
(hV 0)
(hV