Métallurgie mécanique
Sciences des matériaux - Du microscopique au macroscopique

Sommaire et contenu du livre "Métallurgie mécanique - Sciences des matériaux - Du microscopique au macroscopique"

Table des matières PARTIE A: ELABORATION, MICROSTRUCTURES ET PROPRIETES DES METAUX ET ALLIAGES DE BASE Chapitre 1 : DIAGRAMMES DE PHASES 1 1-Quelques rappels 1 2-Diagrammes fer carbone 3 3-Influence des éléments d'addition 8 3.1. Rôles spécifiques des éléments d'addition 8 3.2. Quelques exemples d'alliages fer-élément d'addition 10 3.3. Exemples de diagrammes fer-carbone-élément d'addition Il 4-Exercices 13 Chapitre Il : SIDERURGIE 15 1-Historique 15 2-La sidérurgie française 22 2.1. Elaboration de la fonte 23 2.2. Elaboration de l'acier 28 2.3. Affinage et coulée de ('acier 32 2.4. Mise en forme et parachèvement 35 2.5. Cas de l'élaboration des aciers spéciaux 39 3-Exercices 40 Chapitre III: ELABORATION DES METAUX NON FERREUX 41 1-Métallurgie extractive: objectifs et procédés 41 2-Elaboration de l'aluminium 43 2.1. Historique 43 2.2. Domaines d'utilisation 43 2.3. Minerais et traitements 43 3-Elaboration du cuivre 45 3.1. Historique 45 3.2. Domaines d'utilisation 45 3.3. Minerais et traitements 46 4-Elaboration du zinc 47 4.1. Historique 47 4.2. Domaines d'utilisation 47 4.3. Minerais et traitements 47 5-Elaboration du nickel 49 5.1. Historique 49 5.2. Domaines d'utilisation 49 5.3. Minerais et traitements 49 6-Elaboration du magnésium 51 6.1. Historique 51 6.2. Domaines d'utilisation 51 6.3. Minerais et traitements 51 7-Elaboration de l'étain ; 53 7.1. Historique 53 7.2. Domaines d'utilisation 53 7.3. Minerais et traitements · 53 8-Elaboration du titane 54 8.1. Historique 54 8.2. Domaines d'utilisation 54 8.3. Minerais et traitements 54 9-Elaboration du plomb 56 9.1. Historique 56 9.2. Domaines d'utilisation 56 9.3. Minerais et traitements 56 10-Exercices 58 Chapitre IV : MICROSTRUCT. ET PROPRIETES DES ACIERS NON ALLIES 59 1-Microstructures à l'état recuit 59 1.1. Evolution des microstructures avec la teneur en carbone 60 1.2. Microstructures industrielles 67 2-Modification des microstructures par recuit 73 3-Propriétés mécaniques des aciers 77 3.1. Rappels 77 3.2. Effet de la teneur en carbone 79 3.3. Durcissement des aciers 80 3.4. Température de transition de la résilience 82 4-Exercices 83 Chapitre V : MICROSTRUCTURES ET PROPRIETES DES FONTES 85 1-Fontes blanches 85 2-Fontes grises lamellaires 87 2.1. Rôle particulier du silicium 87 2.2. Conditions de graphitisation 88 2.3. Microstructures des fontes grises 90 2.4. Fonnes de graphite dans les fontes grises 91 2.5. Cas des anciennes fontes phosphoreuses 93 2.6. Fontes truitées 94 3-Fontes malléables à graphite sphéroïdal 97 4-Fontes malléables à cœur blanc 99 5-Fontes malléables à cœur noir 99 6-Fontes alliées 100 7-Propriétés mécaniques des fontes 101 8-Exercices 103 Chapitre VI : MICROSTRUCT. ET PROP. DES ALLIAGES NON FERREUX 105 1-Propriétés de base des métaux non ferreux 105 2-Diagrammes de phases 107 3-Principaux alliages non ferreux 107 3.1. Aluminium et alliages 107 3.2. Cuivre et alliages 115 3.3. Zinc et alliages 119 3.4. Nickel et alliages 119 3.5. Magnésium et alliages 120 3.6. Titane et alliages 122 4-Exercices 124 PARTIE B: TRAITEMENTS THERMIQUES Chapitre VII: TRAITEMENTS THERMIQUES DES ACIERS 125 1-Introduction et approche expérimentale 125 1.1. Décomposition anisothenne de 'austénite 127 1.2. Transfonnation isothenne de l'austénite 130 1.3. Conditions d'austénitisation 130 2-Transformation martensitique des aciers 131 2.1. Transfonnation martensitique 131 2.2. Transfonnation martensitique des aciers· 134 2.3. Austénite résiduelle 137 3-Bainites 138 4-Diagrammes TRC et TTT 140 4.1. Diagrammes TRC 140 4.2. Diagrammes TTT 141 4.3. Traitements isothermes industriels 143 5-Trempabilité des aciers 144 5.1. Caractérisation de la trempabilité 144 5.2. Effets des éléments d'addition 148 6-Revenu des aciers 150 6.1. Décomposition de la martensite 151 6.2. Evolution des propriétés mécanigues lors du revenu 153 6.3. Durcissement secondaire au revenu 154 6.4. Conditions du revenu et problèmes de fragilité 156 7-Exercices 157 Chapitre VIII: TRAITEMENTS THERMIQUES DES FONTES 159 1-Introduction 159 2-Recuits des fontes 159 2.). Contrôle de la microstrucrure 159 2.2. Relaxation des contraintes et adoucissement 160 3-Trempe martensitique 160 4-Fontes bainitiques 161 Chapitre IX : DURCISS. ET TRAIT. THERM. DES ALLIAG. NON FERREUX 163 1-Durcissement des métaux et alliages 163 2-Traitements thermiques des principaux alliages 166 2.1. Alliages d'aluminium 166 2.2. Durcissement des alliages de cuivre 169 2.3. Durcissement des alliages de zinc 172 2.4. Durcissement des alliages de nickel.. 172 2.5. Durcissement des alliages de magnésium 174 2.6. Durcissement des alliages de titane 174 Chapitre X : TECHNOLOGIE DES TRAITEMENTS THERMIQUES 179 1-Fours de traitements thermiques 179 1. J. Constitution des fours 179 1.2. Procédés de chauffage des fours 180 1.3. Chargement des fours 181 1.4. Fours batch 182 1.5. Fours sous vide et atmosphères basse pression 182 2-Atmosphères de traitement 184 2.1. Oxydation-réduction et carburation-décarburation 184 2.2. Rôles de l'oxygène, de hydrogène et de la vapeur d'eau 185 2.3. Atmosphère contenant CO et CO2 186 2.4. Mesure des paramètres d'une atmosphère de traitement thermique 188 2.5. Procédés de réalisation d'atmosphères contrôlées 189 3-Fluides de trempe 192 3.1. Drasticité et sévérité des fluides et milieux de trempe 192 3.2. Fluides de trempe ' 196 3.3. Cas particulier des traitements thermiques en lits fluidisés 198 4-Traitements thermiques en bains de sels 199 5-Défauts et anomalies des pièces traitées 200 5.1. Conditions de chauffage des pièces 200 5.2. Manque de dureté 201 5.3. Tapures et déformations 201 5.4. Austénite résiduelle 203 6-Prévision de la réponse des aciers aux T.T 204 7-Exercices 206 PARTIE C: FAMILLES D'ALLIAGES ET METALLURGIE DE LA MISE EN FORME Chapitre XI : NOMENCLATURE 207 1-Désignation européenne des aciers 207 1.1. Classes d'aciers 208 1.2. Désignation symbolique 208 1.3. Désignation numérique 210 1.4. Symboles additionnels 210 2-Désignation européenne des fontes 211 3-Désignation de l'aluminium et de ses alliages 212 3.1. Désignation alphanumérique des alliages corroyés 212 3.2. Désignation alphanumérique des alliages de fonderie 213 3.3. Désignation symbolique 214 4-Désignation du cuivre et de ses alliages 214 5-Désignation du zinc et de ses alliages 215 5.1. Désignation symbolique 215 5.2. Désignation numérique 215 6-Désignation du nickel et de ses alliages 216 7-Désignation du magnésium et de ses alliages 216 8-Désignation du titane et de ses alliages 216 Chapitre XII : FAMILLES D'ACIERS 217 1-Aciers non alliés et aciers microalliés 217 2-Aciers spéciaux de construction mécanique 221 2.1. Rappel sur la cJassification 221 2.2. FamiUes d'aciers de construction 222 3-Aciers inoxydables 226 3.1. Tenue à la corrosion 226 3.2. Microstructures des aciers inoxydables 227 3.3. Familles d'aciers inoxydables 229 4-Aciers à outils 231 Chapitre XIII: FAMILLES D'ALLIAGES NON FERREUX 237 1-Aluminium et alliages d'aluminium 237 1.1. Alliages corroyés 237 1.2. Alliages de fonderie 238 2-Cuivre et alliages de cuivre 239 2.1. Cuivres 239 2.2. Alliages 239 3-Zinc et alliages de zinc 240 4-Nickel et alliages de nickel 240 5-Magnésium et alliages de magnésium 241 6-Titane et alliages de titane 241 Chapitre XIV: METALLURGIE DE LA MISE EN FORME 243 1-Emboutissage des métaux en feuille 244 1.1. Modes de déformation 244 1.2. Analyse des déformations 246 1.3. Essais d'emboutissage 247 J.4. Tôles pour emboutissage 248 2-Forgeage ~ 250 2.1. Principes généraux 250 2.2. Traitements thermiques associés au forgeage 252 PARTIE D: INGENIERIE DES SURFACES Chapitre XV: DOMAINES DE L'INGENIERIE DES SURFACES 253 1-Sollicitations des surfaces industrielles 253 2-Ingénierie des surfaces 254 Chapitre XVI: TREMPE SUPERFICIELLE 257 1-Trempe superficielle par chauffage au chalumeau 257 2-Trempe superficielle par chauffage inductif 259 2.1. Rappels des lois de l'électromagnétisme 259 2.2. Technologie du chauffage par induction 266 2.3. Aspects métallurgiques 270 3-Lasers de puissance 271 4-Exercices 274 Chapitre XVII: TRAITEMENTS THERMOCHIMIQUES DES ACIERS 275 1-Cémentation (par le carbone) 275 1.1. Procédés de cémentation 276 1.2. Traitements thenniques après cémentation 279 1.3. Aciers de cémentation et défauts possibles 280 2-Nitruration 281 2.1. Diagramme fer-azote 281 2.2. Structures de nitruration 283 2.3. Procédés de nitruration 283 2.4. Aciers de nitruration et défauts possibles 285 3-Traitements thermochimiques assistés plasma 286 3.1. Notions sur les plasmas 286 3.2. Mise en œuvre des traitements assistés plasma 287 3.3. Procédés de traitement 288 3.4. Domaines d'applications 289 4-Cémentations par les métaux 290 4.1. Cémentation par le zinc: shérardisation 290 4.2. Cémentation par l'aluminium: calorisation 290 4.3. Cémentation par le chrome: chromisation 290 4.4. Autres cémentations 291 5-Choix des traitements thermochimiques 291 6-Exercices 292 Chapitre XVIII: TRAITEMENTS ET REVETEMENTS DE SURFACE 293 1-lntroduction 293 2-Conversion par alliation laser 294 3-Revêtements par immersion dans un métal fondu 294 3.1. Zingage ou Galvanisation 295 3.2. Aluminiage 296 3.3. Etamage 296 4-Dépôts de couches épaisses: projection thermique 296 4.1. Principes communs et classement 'des procédés 296 4.2. Projection thermique à partir de l'énergie chimique 298 4.3. Projection thermique à partir de l'énergie électrique 298 5-Traitements hors équilibre: glaçage laser 300 SOLUTIONS DES EXERCICES 301 POUR EN SAVOIR PLUS 309 INDEX.•....•...•......••...••~ 311