Transcript Oral_traitement__thermique

Propriétés des matériaux :
Les Traitements Thermiques
SIMON Denis
TRUPTIL Sébastien
IFI 2007
SOMMAIRE :
1) Modification Des Propriétés Des Matériaux
2) Durcissement par transformation martensitique :
• Présentation
• L’essai Jominy
• L’effet du revenu
3) Le durcissement par précipitation :
• Présentation
• L’essai de dureté Brinell
Modification Des Propriétés Des
Matériaux.
 Modification recherchée : Bonification du matériau
amélioration des propriétés mécaniques
 Propriétés intrinsèques des matériaux :
- difficilement modifiable
- dépendent du type de liaison et de l’architecture atomique
(quasiment insensibles aux défauts)
- varient de façon continue en fonction de la composition
du mélange
 Propriétés extrinsèques des matériaux :
- dépendent des défauts inclus dans le matériau
et de la microstructure
- varient considérablement en fonction de la composition et
des traitements qu’on lui applique (thermiques ou mécaniques)
Modification Des Propriétés Des
Matériaux.
 Mécanismes de modification des propriétés
mécaniques :
- Variation de la composition
- Modification de la microstructure
- Traitements mécaniques
- Traitements thermiques
 Les traitements thermiques
- faire subir des transformations de structure grâce à des cycles
prédéterminés de chauffage et de refroidissement afin d'en
améliorer les caractéristiques mécaniques :
dureté, ductilité, limite d'élasticité, ...
Durcissement par transformation
martensitique.
 Domaine austénitique,
le fer a une structure
cubique à faces centrées
fer γ, sites interstitiels plus
grands qu’en fer α .
 Refroidissement rapide :
la matrice de fer est contrainte
par les atomes de carbone
Durcissement
 Passage de l’austenite à
la martensite
Durcissement par transformation
martensitique.
 Ce durcissement important provoque aussi des effets indésirables
comme par exemple une augmentation de la fragilité du matériau
Application d’une trempe afin « d’adoucir » le matériau.
Durcissement par transformation
martensitique.
• L’essai Jominy :
Permet de déterminer la trempabilité d’un acier
-Essai normalisé.
-Éprouvette cylindrique de 25mm
de diamètre et de 100 mm de
longueur.
-Chauffée à la température
d’austénitisation.
-Refroidie sur la face terminale par
Un jet d’eau.
Le refroidissement provoque la création
d’un gradient de température selon
la génératrice de l’éprouvette.
Durcissement par transformation
martensitique.
 La méthode de mesure Rockwell (HR)
Le principe de l’essai consiste à mesurer sous une charge de 100N,
l’accroissement de la profondeur de l’enfoncement d’un poinçon lorsque après
avoir appliqué une charge initiale 100N, une charge F est appliquée puis
enlevée
Plus le matériau est dur, moins l’empreinte est profonde.
Durcissement par transformation
martensitique.
Courbe Jominy
60
50
HRC
40
C38
30
38 CrMo 4
20
10
0
1,5
3
5
7
9
11
13
15
20
25
30
40
50
x (mm)
La dureté diminue dans le même sens que le gradient de
température
Durcissement par transformation
martensitique.
• L’effet
du revenu :
Diminution de la dureté et des contraintes thermiques internes
Obtenues lors de la trempe pour améliorer la résilience.
L’essai de dureté VICKERS:
 Bille en diamant à base
Carrée
 Maintien de l’effort
Pendant 10 à 15s
 Mesure de la diagonale
de l’empreinte
Durcissement par transformation
martensitique.
L’essai de résilience :
Mesure l’énergie de
Rupture du matériau
 Matériaux fragiles :
Résilience faible
 Matériaux ductiles :
Résilience élevée
Durcissement par transformation
martensitique.
Influence du recuit
Résilience (J/cm²) et
%
120
Rp0,2, Rm (MPa)
2500
100
2000
80
1500
60
1000
40
500
20
0
0
0
200
350
température de recuit
550
650
Dureté HV30
Rp0,2
Rm
A
Z
Resilience
Durcissement par transformation
martensitique.
 Commentaires effet de revenu :

Observations :
• Diminution de la résilience et de
l’allongement
 On augmente la résistance et la dureté, mais :
• Diminution de la résilience et de
l’allongement
Durcissement par précipitation.
 But :
- Éliminer les trop gros précipités
- Former des précipités pas trop petits
 Principe :
- Former des précipités, cohérents avec la matrice, qui
déforment localement le réseau submicronique
Pour :
- Augmenter les obstacles au mouvement des dislocations
- Augmenter la limite élastique
Durcissement par précipitation.
Comment réaliser un durcissement par précipitation ?
2
3
4
1
1
État initial
Alliage biphasé
Précipités« gros »
2
État mis ne solution
Monophasé (stable)
3
État trempé
Monophasé (instable)
4
État Revenu
biphasé, fins
précipités
Durcissement par précipitation.
L’essai de dureté Brinell :
 Bille en acier ou en
Carbure de tungstene.
 Maintien de l’effort
Pendant 10 à 15s
 Mesure de diamètre

Explication rapide du montage expérimental
• Utilisation d’une seule éprouvette chauffée à des températures
différentes
• Un essai Brinell est réalisé à plusieurs endroits de l’éprouvette
 on peut connaître la dureté en fonction de la température
Durcissement par précipitation.
Durcissement par precipitation de l'alliage d'aluminium 7075
200
180
160
140
HB
120
100
Aluminium 7075
80
60
40
20
0
26
51
71
95
111
140
165
178
198
224
T(°C)
La dureté varie selon la température de revenu, il y a un
pic de revenu qui correspond à la taille optimum des précipités
Durcissement par précipitation.

Interprétation
 Différences
avec le traitement thermique sur l’acier :
• Températures différentes lors de la mise en solution et le
revenu
• Le revenu n’a pas le même rôle
 Création de précipités de MgZn2 dans la structure