Techniques & Technologies : Matériaux 2 partie...

1

er Baccalauréat

Techniques & Technologies : Matériaux

-

2ème

partie :

Connaissance des Matériaux Métalliques

Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre 11111111 : : : : Les Les Les Les métauxmétauxmétauxmétaux

11.1 Généralités...................................................................................................................... 1

11.1.1 Introduction ......................................................................................................................... 1

11.1.2 Les métaux ferreux .............................................................................................................. 1 11.1.2.1 La fonte..................................................................................................................................2 11.1.2.2 Les aciers................................................................................................................................2

11.1.3 Les métaux non ferreux .......................................................................................................3

11.2 Les fontes .......................................................................................................................4

11.2.1 Obtention.............................................................................................................................4

11.2.2 Les fontes grises ou fontes à graphite lamellaire (EN-GJL)...............................................5 11.2.2.1 Désignation normalisée .......................................................................................................5 11.2.2.2 Propriétés...............................................................................................................................5 11.2.2.3 Applications...........................................................................................................................5

11.2.3 Les fontes à graphite sphéroïdal (EN-GJS).........................................................................6 11.2.3.1. Désignation normalisée ......................................................................................................6 11.2.3.2 Propriétés...............................................................................................................................6 11.2.3.3 Applications...........................................................................................................................6

11.2.4 Les fontes malléables à cœur blanc ou à cœur noir (EN-GJMW & EN-GJMB) ................7 11.2.4.1. Désignation normalisée ......................................................................................................7 11.2.4.2 Propriétés...............................................................................................................................7 11.2.4.3 Applications...........................................................................................................................7

11.2.5 Désignation des fontes ........................................................................................................8 11.2.5.1 Désignation symbolique ......................................................................................................8

11.2.5.1.1 Selon les caractéristiques mécaniques ........................................................................8 11.2.5.1.2 Selon la composition chimique...................................................................................9

11.3 Les aciers non alliés ..................................................................................................... 10

11.3.1 Aciers au carbone d'usage général .................................................................................... 10

11.3.1.1 Aciers usuels (S, E, etc.).....................................................................................................10 11.3.1.1.1 Désignation normalisée..............................................................................................11 11.3.1.1.2 Principales nuances normalisées...............................................................................12

11.3.1.2 Aciers spéciaux, non alliés, de type C..............................................................................13 11.3.1.2.1 Désignation..................................................................................................................13 11.3.1.2.2 Principales nuances normalisées...............................................................................13

11.4 Les aciers faiblement alliés .......................................................................................... 14

11.4.1 Désignation normalisée ..................................................................................................... 14

11.4.2 Aciers de cémentation (% C < 0,2 %)................................................................................ 14

11.4.3 Aciers pour trempe dans la masse ..................................................................................... 14

11.5 Les aciers fortement alliés............................................................................................ 16

11.5.1 Désignation........................................................................................................................ 16

11.5.2 Aciers inoxydables............................................................................................................. 16 11.5.2.1 Aciers inoxydables austénitiques, groupe nickel chrome..............................................16 11.5.2.2 Aciers inoxydables ferritiques ...........................................................................................16 11.5.2.3 Aciers inoxydables martensitiques ...................................................................................17

11.6 Exercices ...................................................................................................................... 18

11.7 Bibliographie................................................................................................................ 19

ConnaissanceConnaissanceConnaissanceConnaissance des matériaux des matériaux des matériaux des matériaux Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre 11111111 : : : : Les métauxLes métauxLes métauxLes métaux

11111111----1111

11.1 Généralités

11.1.1 Introduction

Le métal à l’état pur existe rarement dans la nature, on le trouve souvent sous forme d’oxyde mêlé à de la terre et des impuretés, l’ensemble s'appelle minerai. La métallurgie constitue l’ensemble des opérations qui permettent, en partant du minerai, d'obtenir le métal correspondant sous forme de lingots ou de demi-produits commercialisables. Les métaux sont rarement utilisés à l’état pur. Ils sont mélangés entre eux ou avec d’autres corps (métalloïdes) pour acquérir des propriétés plus intéressantes. On obtient ainsi des alliages dont les plus courants sont : � les alliages ferreux : fontes, aciers ; � les alliages cuivreux : bronzes, laitons, etc. ; � les alliages d'aluminium : alpax, duralumin, etc. ; � les alliages de zinc : zamaks, kayems.

11.1.2 Les métaux ferreux

Le fer pur n’est pas utilisé en construction, on le trouve sous forme d’alliages comprenant toujours du carbone (0,1 à 6 %) et quelquefois d’autres métaux (Ni, Cr, W etc.). � Les aciers comprennent de 0,05 à 1,5 % de C. � Les fontes comprennent de 2 à 6 % de C.


11111111----2222

11.1.2.1 La fonte

A) La fonte de 1ère fusion est le matériau de base qui sert à la fabrication des fontes et des aciers vendus dans le commerce. Elle est obtenue dans un haut fourneau en partant du minerai de fer et du coke métallurgique qui joue le rôle de combustible et de réducteur (il s'empare de l'oxygène du minerai) (figure 11-1A). A la sortie du haut-fourneau, la fonte est dirigée vers des fours qui vont élaborer les métaux ferreux utilisés dans la fabrication des divers produits de notre environnement (figure 11-1B).

B) Les fontes de 2ème fusion Leur pourcentage de carbone est dosé avec précision. L’addition de certains métaux (N, Cr,…) permet d’améliorer leurs qualités. Les différentes nuances de fonte sont normalisées.

11.1.2.2 Les aciers

Les aciers sont obtenus en brûlant une partie du carbone compris dans la fonte de 1ère fusion. Différentes qualités et nuances normalisées permettent de couvrir les besoins dans de nombreux domaines.

Figure 11-1


11111111----3333

11.1.3 Les métaux non ferreux

On désigne ainsi tous les métaux ou alliages ne comportant pas de fer. � L'aluminium est obtenu en partant d'un minerai appelé bauxite. � Le cuivre est obtenu en partant d'un minerai composé de sulfures complexes :

Le cuivre, le zinc et l'aluminium sont essentiellement utilisés sous forme d'alliages dont les principaux sont :

+=

+=

(Sn)étain (Cu) cuivre bronzes les-

(Zn) zinc (Cu) cuivre laitons les- cuivre de Alliages

{ (Mg) magnésium (Al) aluminium (Zn) zinc zamaks les- zinc de Alliages ++=

+=

++=

(Si) silicium (Al) aluminium alpax -

(Mg) magnésium (Cu) cuivre (Al) aluminium duralumin - aluminiumd' Alliages

Minerais Métallurgie

Energie électrique

Métal pur


11111111----4444

11.2 Les fontes

Les fontes sont des alliages comprenant du fer plus 2 à 6 % de carbone et éventuellement des éléments d'addition qui ont pour but d'améliorer les caractéristiques du métal de base (Ni, Cr, Si, etc.). Leur grande coulabilité permet d’obtenir des pièces de fonderie aux formes complexes. A cause du pourcentage élevé de carbone qu’elles contiennent, elles sont en général assez fragiles, peu ductiles (inadaptées aux déformations à froid : forgeage, laminage, etc.) et difficilement soudables.

11.2.1 Obtention

Suivant le réglage du haut fourneau, la fonte obtenue contient : � Un faible pourcentage de C : fonte blanche (la cassure est de couleur blanche), elle sert à la

fabrication des fontes malléables, des aciers et des fontes spéciales. � Un fort pourcentage de C : fonte grise (la cassure est grise), elle sert à la fabrication des

fontes grises de 2ème fusion, utilisées pour la fabrication de nombreuses pièces mécaniques et des fontes spéciales.

Figure 11-2


11111111----5555

11.2.2 Les fontes grises ou fontes à graphite lamellaire (EN-GJL)

Les fontes grises de 2ème fusion sont également appelées fontes mécaniques car elles constituent la majorité des pièces moulées utilisées en mécanique. Le carbone se présente sous forme de fines lamelles de graphite qui lui donne une couleur grise. Ce type de fonte est la plus économique.

11.2.2.1 Désignation normalisée

Symbole EN-GJL suivi de la valeur minimale en N/mm² de la résistance minimale à la rupture par traction (Rm).

Exemple : EN-GJL 200 Fonte à graphite lamellaire dont la résistance à la rupture

vaut 200 N/mm².

11.2.2.2 Propriétés

Ces fontes possèdent une bonne coulabilité, une bonne usinabilité, une grande résistance en compression et de grandes capacités d’amortissement de vibrations.

11.2.2.3 Applications

Ces fontes sont utilisées notamment pour la fabrication des bâtis de machine, supports, carters, blocs-moteurs, etc.

Figure 11-3 : Structure cristalline


11111111----6666

11.2.3 Les fontes à graphite sphéroïdal (EN-GJS)

Ce sont les plus utilisées après les fontes grises, obtenues par addition de petites quantités de magnésium juste avant moulage. Le graphite s’agglomère pendant le traitement sous forme de nodules ou sphères.

11.2.3.1. Désignation normalisée

Symbole EN-GJS suivi de la valeur minimale en N/mm² de la résistance minimale à la rupture par traction (Rm) suivi de l’allongement (en pourcentage) juste avant la rupture.

Exemple : EN-GJS 400-15 Fonte à graphite sphéroïdal dont la résistance à la rupture

vaut 400 N/mm² et l’allongement à la rupture 15%.


Ces fontes possèdent une bonne ductilité, une résilience correcte et une bonne usinabilité.


Ces fontes sont utilisées notamment pour la fabrication de vilebrequins, arbres de transmission, pièces de voirie, tuyauteries, etc.



11111111----7777

11.2.4 Les fontes malléables à cœur blanc ou à cœur noir (EN-GJMW & EN-GJMB)

Elles sont obtenues par malléabilisation de la fonte blanche et ont des propriétés mécaniques voisines de celles de l’acier

11.2.4.1. Désignation normalisée

Symbole EN-GJMW (pour les fontes malléables à cœur blanc) ou EN-GJMB (pour les fontes malléables à cœur noir) suivi de la valeur minimale en N/mm² de la résistance minimale à la rupture par traction (Rm) suivi de l’allongement (en pourcentage) juste avant la rupture.

Exemple : EN-GJMB 350-10 Fonte malléable à cœur noir dont la résistance à la rupture vaut 350 N/mm² et l’allongement à la rupture 10%.


Les fontes malléables à cœur blanc possèdent une grande ductilité avec de bonnes caractéristiques mécaniques et une aptitude à la galvanisation à chaud. Les fontes malléables à cœur noir possèdent une grande ductilité, de grandes caractéristiques mécaniques et une bonne résistance à l’usure.


Ces fontes sont utilisées notamment pour la fabrication des carters, boîtiers, quincaillerie, raccords hydrauliques, etc.



11111111----8888

11.2.5 Désignation des fontes

La désignation conventionnelle de l’ensemble des catégories de fontes est décrite dans la norme NBN-EN-1560.

11.2.5.1 Désignation symbolique

Elle comprend six symboles, certains pouvant être absents :

• Le symbole EN suivi d’un tiret : EN- ;

• Le symbole GJ (G pour une pièce moulée et J pour la fonte) ;

• Le symbole de la structure du graphite : L : lamellaire V : vermiculaire S : sphéroïdale N : sans graphite, lédéburitique M : graphite de recuit Y : structure spéciale

• Le symbole de la micro ou macrostructure : A : austénitique Q : trempée F : ferritique T : trempée et revenue P : perlitique B : cœur noir (malléable) L : lédéburique W : cœur blanc (malléable)

• Le tableau de la classification selon les caractéristiques mécaniques ou la composition chimique ;

• Un symbole réservé pour des exigences supplémentaires. 11.2.5.1.1 Selon les caractéristiques mécaniques Les fontes sont désignées :

• Par des chiffres dépendant des caractéristiques mécaniques (Rm en N/mm², A%, résistance à la flexion par choc en N/mm², dureté HB ou HV ou HR),

• Par des lettres dépendant du mode de production de l’éprouvette d’essai (S : coulée séparément, U : attenante, C : prélevée sur une pièce moulée) et/ou la température de mesurage de la résistance à la flexion par choc (RT : température ambiante, LT : basse température).

Exemples : EN-GJS-400-185-RT Fonte à graphite sphéroïdal dont la résistance à la rupture

vaut 400 N/mm² et dont la résistance à la flexion par choc mesurée à la température ambiante vaut 185 N/mm².

EN-GJS-350-22C Fonte à graphite sphéroïdal dont la résistance à la rupture

vaut 350 N/mm² et dont l’allongement avant rupture vaut 22%.

EN-GJS-HB 230 Fonte à graphite sphéroïdal dont la dureté Brinell vaut 230.


11111111----9999

11.2.5.1.2 Selon la composition chimique La lettre X précède la composition chimique avec les mêmes symboles que pour les aciers. Les éléments d’addition sont classés par ordre de grandeur décroissant. Les teneurs sont indiqués en pourcentage arrondi à l’entier le plus proche. Lorsqu’elle est exigée, la teneur en carbone est indiquée en centièmes de pour cent après la lettre X.

Exemple : EN-GJN-X300 CrNiSi9-5-2 Fonte blanche chrome (9 %) – nickel (5 %) –

silicium (2 %) à 3 % de carbone.

Figure 11-6 : Exemples d’objets utilisant des aciers au carbone


11111111----10101010

11.3 Les aciers non alliés

Cinquante huit nuances d’aciers sont couramment commercialisées ; les unes sont utilisées en l’état, les autres sont prévues pour recevoir des traitements thermiques. Il existe trois familles principales d’acier : les aciers au carbone, d'usage général ; les aciers faiblement alliés, pour haute résistance, et les aciers fortement alliés, d'usages particuliers.

11.3.1 Aciers au carbone d'usage général

11.3.1.1 Aciers usuels (S, E, etc.)

D'usage général, caractérisés par une faible teneur en carbone, ce sont les plus utilisés. Ils existent dans des qualités diverses (JR, JO, J2, K2, etc.) et des variantes réservées à des usages particuliers (moulage, soudage, etc.). La plupart sont disponibles sous forme de laminés marchands (profilés, poutrelles, barres, tôles, etc.) aux dimensions normalisées. Certains sont proposés en semi-fini : prélaqués, galvanisés, nervurés, ondulés, etc.

Applications (construction soudée, formage à froid ou à chaud, emboutissage, étirage, laminage, pliage, etc.) : carrosseries, fers et profilés pour le bâtiment, construction navale, plate-forme pétrolière, trains, chaudronnerie, ameublement, électroménager, biens de consommation, etc.

Figure 11-7 : Produits marchands


11111111----11111111

11.3.1.1.1 Désignation normalisée La désignation comprend une ou plusieurs lettres suivies d’un nombre donnant la valeur minimale de la limite d’élasticité ou de la résistance à la traction en MPa ou en N/mm² (ce qui est équivalent). Le tableau ci-dessous donne la signification des principaux symboles. Si l’acier est spécifié sous la forme d’une pièce moulée, sa désignation doit être précédée de la lettre G. Lettre Acier Nombre

S de construction Re P pour appareils sous pression Re L pour tubes de conduite Re E de construction mécanique Re B à béton Rm Y pour béton précontraint Rm R pour ou sous forme de rails Re H laminé pour emboutissage à froid Re ou Rm DC, DD, DX

laminé à froid (C), à chaud (D) ou non spécifié (X) pour formage à froid à l’exclusion des aciers H

Numéro d’ordre

M Magnétique * T fer noir, fer blanc, fer chromé (aciers pour emballage) * Exemples : E295 Acier de construction mécanique de limite élastique minimale égale à

295 MPa. H420 Produit plat laminé à froid en acier de haute résistance pour

emboutissage à froid, de limite élastique minimale égale à 420 MPa.


11111111----12121212

11.3.1.1.2 Principales nuances normalisées Aciers au carbone

Nuances normalisées

Rm (N/mm²)

MPa

Re (N/mm²)

MPa

A % (maxi)

K (daJ/cm²)

Aciers d’usage général S 185 290 185 8 à 18 6 S 235 340 235 15 à 26 6 S 275 410 275 12 à 22 6 S 355 490 355 12 à 22 5

De construction mécanique E 295 470 295 10 à 20 5 E 335 570 335 6 à 16 5 E 360 670 360 3 à 11 5

Pour cémentation C 22 410 à 980 255 à 600 8 à 15

Traitements thermiques – forgeage C 25 460 à 690 285 à 370 18 à 21 C 35 570 à 830 335 à 490 16 à 20 C 40 620 à 880 355 à 520 14 à 19 C 45 660 à 930 375 à 580 13 à 18 C 50 700 à 980 395 à 600 12 à 17

Pour trempe superficielle C 40 Dureté de la couche trempée : 55 HRc

Figure 11-8 : Exemples d’objets utilisant des aciers au carbone


11111111----13131313

11.3.1.2 Aciers spéciaux, non alliés, de type C

Ils sont destinés aux traitements thermiques (trempe, cémentation, etc.), cas de pièces petites ou moyennes. La teneur en manganèse doit être inférieure à 1%. 11.3.1.2.1 Désignation Lettre C suivie du pourcentage de carbone multiplié par 100 plus au besoin des indications complémentaires (E = teneur en souffre, C = pour formage, S = pour ressort, etc.) plus le cas échéant des exigences de trempabilité (H, HH ou HL) Exemple : GC 35 E Acier moulé contenant 0,35 % de carbone et une teneur maximale en

souffre.

11.3.1.2.2 Principales nuances normalisées Elles sont indiquées dans le tableau de la page précédente. Les caractéristiques mécaniques varient selon les traitements et suivant les dimensions. Les valeurs indiquées sont des minimums et des maximums. Aciers à faible teneur en carbone (< 0,3 %) : ils sont réservés à la cémentation et aux traitements de surface (catégorie des aciers « doux »). Aciers à teneur moyenne en carbone (0,3 à 0,5 %) : ils sont utilisés pour les trempes et les revenus, dans le cas d'applications exigeant une plus grande résistance et une certaine tenue à l'usure (catégorie des aciers « mi-dur »). Applications : pièces moulées et forgées, arbres, axes, engrenages, visserie, etc. Aciers à haute teneur en carbone (> 0,5 %) : ils sont employés pour des applications exigeant : grandes duretés, hautes résistances, tenue à l'usure. Ils ont tendance au gauchissement et aux déformations après trempe. Ils perdent leurs propriétés aux hautes températures. Ne durcissant pas en profondeur ils sont surtout utilisés pour des pièces « petites » en volume, ou minces. Exemples de nuances : C55 ; C 60 ; C 65 ; C 70 ; C 80. Applications : pièces forgées, ressorts, lames, rasoirs, forets, matrices, etc.


11111111----14141414

11.4 Les aciers faiblement alliés

Pour ces aciers, aucun élément d'addition ne dépasse 5 % en masse. Ils sont choisis chaque fois qu'une haute résistance est exigée. Ils peuvent être utilisés en l'état ou avec traitement.

11.4.1 Désignation normalisée

Pourcentage de carbone multiplié par 100, suivi des symboles chimiques des principaux éléments d'addition classés en ordre décroissant. Puis, dans le même ordre, les pourcentages de ces mêmes éléments multipliés par 4, 10, 100 ou 1000 (voir tableau ci-dessous), plus au besoin des indications complémentaires.

Eléments Multiplicateur

Si, Mn, Ni, Cr, Co, W 4 Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 10 Ce, N, P, S 100 B 1000

Exemples : 25 CrMo 4 Acier allié à 0,25 % de carbone, 1 % de chrome et contenant du

molybdène (< 1 %). G 35 NiCrMo 16 Acier allié moulé à 0,35 % de carbone, 4 % de nickel et

contenant du chrome et du molybdène (< 1 %).

11.4.2 Aciers de cémentation (% C < 0,2 %)

En plus de la cémentation, ils peuvent recevoir une trempe dans la masse : trempabilité fonction de la composition. Classement, par résistances « sous-couche » croissantes : 10NiCr6, (20NiCrMo2- 13NiCr14), (20NiCrMo7-20NiCrMo2), (16NiCrMo13-25MnCr5-20NiCr6). 10NiCr6 est un acier doux comparable à la nuance C22 mais en plus résilient.

11.4.3 Aciers pour trempe dans la masse

Ils permettent la trempe en profondeur des pièces massives, et sont beaucoup plus performants que les aciers C. Classement par résistances croissantes possibles : 28Mn6, (20MnCr5-38Cr2-46Cr220NiCr6-25CrMo4), (41Cr4-30NiCr11-34CrMo4-41CrAlMo7)-(55Si7-45SiCrMo6), (42CrMo4-50CrV4-50CrMo4), (34CrNiMo6-31CrMo12-30CrNiMo8-35NiCrMo16). Dans le tableau de la page suivante, les symboles ont la signification suivante : ++++ : très forte � : engrenage � : pièces de frottement +++ : forte � : arbres, axes, tiges, leviers, fusées � : pièces d’usure ++ : moyenne � : boulonnerie haute résistance � : pièces de sécurité, résistance aux chocs + : limitée : roulements : basses températures

P : petite (∅ ≈ 50) � : ressorts � : pour trempe superficielle

M : moyenne (∅ ≈ 100)

G : grosse (∅ ≈ 200)


11111111----15151515

Principaux aciers faiblement alliés

Nuances

Caractéristiques

mécaniques

Fam

ille

Désignation

Ancienne

désignation

Rm

daN/mm²

Re

daN/mm²

A %

K

daJ/cm²

Po

ur

cém

enta

tio

n

Tre

mp

abili

té

Tai

lle d

es p

ièce

s

Exemple d’utilisation

Propriétés

38 Cr 2 38 C 2 60 – 95 35 – 55 14 – 17 5 + P – M �

46 Cr 2 42 C 2 65 – 110 40 – 65 12 – 15 4 + P – M �

41 Cr 4 42 C 4 80 – 120 56 – 80 11 – 14 4 ++ P – M � � � �

Ch

rom

e

100 Cr 6 100 C 6 85 – 125 55 – 85 10 – 13 4 ++ P – M � HRc≥62

10 NiCr6 10 NC 6 60 – 115 42 – 62 10 – 12 8 – 10 • + P

20NiCr6 20 NC 6 70 – 110 70 – 95 8 – 10 6 – 8 • ++ P � �

13NiCr14 14 NC 11 80 – 145 65 – 90 8 – 10 7 – 8 • + M � �

Nic

kel-

Ch

rom

e

30NiCr11 30 NC 11 70 – 110 45 – 70 12 – 16 7 ++ M

20NiCrMo7 18NCD6 80 – 150 70 – 90 8 – 10 5 – 6 • +++ G � � � 20NiCrMo2 20NCD2 75 – 155 60 – 95 8 – 11 5 – 7 • ++ M � � 16NiCrMo13 16NCD13 85 – 155 65 – 95 8 – 11 5 – 7 • ++ M � 34NiCrMo6 35NCD6 85 – 140 65 – 100 10 – 13 6 +++ G � � � 36NiCrMo16 35NCD16 100 – 145 80 – 105 9 – 11 5 +++

+ G Trempable à l’air

� � �

Ni +

Cr

+ M

o

30CrNiMo8 30CND8 90 – 145 70 – 105 10 – 12 6 ++++

G � � �

31CrMo12 30CD12 90 – 130 70 – 90 10 – 12 5 – 6 +++ G pour nitruration

25CrMo4 25CD4 75 – 110 45 – 75 12 – 16 7 ++ M soudabilité � � 34CrMo4 35CD4 70 – 120 50 – 85 11 – 15 6 ++ G � � � � 42CrMo4 42CD4 75 – 130 55 – 90 10 – 14 5 +++ G � � � � C

r +

Mo

50CrMo4 50CD4 80 – 130 60 – 90 9 – 13 4,5 +++ G � � � 51CrV4 50CV4 70 – 130 50 – 90 8 – 14 4 +++ G � �

41CrAlMo7 40CAD6-12 80 – 120 60 – 80 10 – 14 5 ++ M pour nitruration � �

28Mn6 20M5 50 – 75 35 – 45 19 – 21 8 + P soudabilité � � 20MnCr5 20MC5 90 – 150 75 – 95 8 – 9 4 – 5 • + M � � � �

55Si7 55S7 70 – 170 50 – 90 9 – 13 4 ++ P � � 45SiCrMo6 45SCD6 85 – 180 60 – 95 9 – 13 5 +++ P – M � �

13MnS4 13MF4 78 – 118 54 9 4

nuan

ces

div

erse

s

35MnS6 35MF6 88 – 108 74 9 3,5

pour

décolletage

Apt

itud

e cr

ois

san

te


11111111----16161616

11.5 Les aciers fortement alliés

Ils sont destinés à des usages particuliers (inoxydable, etc.). Pour ces aciers au moins un élément d'addition dépasse la teneur de 5 % en masse.

11.5.1 Désignation

Lettre X, symbolisant la famille, suivie des mêmes indications que pour les aciers faiblement alliés. Seule différence : pas de coefficient multiplicateur pour le pourcentage des éléments d'addition (ni 10, ni 4, ... ). Exemple : G X 6 Cr Ni Ti 18-11 Acier moulé fortement allié à 0,06 % de carbone, 18 % de

chrome, 11 % de nickel et contenant du titane (< 1 %).

11.5.2 Aciers inoxydables

Famille très importante, elle est caractérisée par une grande résistance à la corrosion.

11.5.2.1 Aciers inoxydables austénitiques, groupe nickel chrome

Ces aciers sont les plus utilisés. Leurs caractéristiques sont : tenue aux températures élevées et à l'écaillage ; ductilité (A% très élevé) ; résilience ; faciles à forger et à souder ; usinabilité médiocre. Ils peuvent être durcis par corroyage (écrouissage) mais pas par trempe. Leur degré de dilatation est élevé et leur conductibilité thermique assez basse. Applications (chimie, alimentaire, transports, nucléaire, etc.) : pièces embouties, chaudronnées, cuves, réservoirs, armatures, conduites, vannes, visserie, etc.

11.5.2.2 Aciers inoxydables ferritiques

Ils sont toujours ductiles, ne durcissent ni par trempe ni par écrouissage ; ils sont faciles à étirer, former, plier, forger, rouler. Leurs caractéristiques sont : usinabilité médiocre ; soudage sous certaines conditions ; peu résilients et faible résistance à la rupture (Rm) sous températures élevées. Nuances : X6Cr 13, X6Cr 17; X3CrTi 17 ; X3CrNb 17 ; etc. Applications : équipements ménagers, décoration intérieure, automobiles, mobiliers...


11111111----17171717

11.5.2.3 Aciers inoxydables martensitiques

Ils résistent aux chocs, durcissent par trempe. Ils sont soudables à chaud, facilement forgeables, de bonne usinabilité, et avec des bonnes caractéristiques mécaniques à température élevée. La nuance de base X30Cr13 existe dans les variantes : X12Cr13, X20Cr13, X39Cr13, X46Cr13 etX12CrS13. Applications : organes et composants mécaniques diverses (toutes industries). Principaux aciers inoxydables

Nuances Normalisées

NF-EN-10088

Re daN/mm²

Rm daN/mm²

A %

K daJ/cm²

Austénitiques

X2CrNi19.11 18 à 21,5 46 à 68 X5CrNi18.10 19 à 25 52 à 72

35 à 45

X5CrNiMo17.12 20 à 26 50 à 70 X6CrNiTi18.10 19 à 25 50 à 72

X6CrNiMoTi17.12 20 à 27 50 à 73

30 à 40

12 ou

60 à 100 HV

Martensitiques

X30Cr13 60 à 65 80 à 100 10 à 15 2,5 Ferritiques

X6Cr17 24 à 28 40 à 64 18 à 20

Figure 11-9 : Cycle de l’acier et des fontes


11111111----18181818

11.6 Exercices

Pour les items suivants, selon le cas, écrivez la désignation normalisée ou expliquez ce que signifie le code. Lors de l’évaluation, vous avez 20 minutes pour réaliser cet exercice qui a lieu à livre ouvert. EN-GJMW 300-9 Fonte vermiculaire dont la résistance à la rupture vaut 300 N/mm² et la résistance à la flexion vaut 150 N/mm² à température ambiante. S345 22 NiCrMo 8-6 G X 6 CrNiTi 18-11 Acier contenant 0,04 % de carbone, 18% de chrome et 10% de nickel Acier moulé contenant 0,35% de carbone, 4% de nickel, 2% de chrome et des traces de molybdène G C 35 E EN-GJS-400-18 Fonte lamellaire contenant 15 % de chrome et des traces de molybdène et de nickel.


11111111----19191919

11.7 Bibliographie

1. Fanchon J-L. (2004). Guide des sciences et technologies industrielles. Paris : AFNOR-Nathan.

2. Barralis J. & Maeder G. (2005) Métallurgie : Elaboration, structures-propriétés, normalisation. Paris : AFNOR-Nathan.

3. NBN-EN-1560 (1997). Fonderie – Système de désignation pour la fonte – Désignation symbolique et

numérique. Bruxelles : Bureau de Normalisation.

4. NBN-EN-10027-1 (2005). Système de désignation des aciers – Partie 1 : désignation symbolique. Bruxelles : Bureau de Normalisation.

5. GE01-010N (2005). Guide des désignations normalisées des aciers. Paris : CNOMO.

Techniques & Technologies : Matériaux 2 partie...

Documents

Transcript of Techniques & Technologies : Matériaux 2 partie...