TP Traitement thermique

TP Traitement thermique Le traitement thermique est un outil essentiel au mécanicien car il
permet de produire des aciers avec des propriétés désirées. La connaissance
des différents aspects du traitement afin de bien choisir son acier pour
une utilisation donnée.
Dans ce TP nous devons étudiez une nuance d'acier sous tout ses angles.
Pour ce faire nous avons à notre disposition tout un éventail de traitement
thermique. Le but étant bien sur d'apprendre à se servir des nombreux
abaques que seul le traitement thermique en a le secret. Mise en situation
Notre nuance est le 14NC11 : |C % |Mn % |Si % |S % |
|1 |43 |17 |31 |
|2 |42 |18,5 |31 |
|3 |43 |17,5 |30 |
|moy |42,67 |17,67 |30,67 |
|théorique |40 |20 |30 |
|Ecart |6,67 |11,67 |2,22 |
|jominy |46 |26,5 |43 | On constate que la composition la plus dure est celle qui contient la
martensite. Puis s'en suivent la structure bainitique et enfin la structure
perlitique.
La martensite possède une structure en latte, elle obtenu par
cisaillement du réseau de l'austénite. Sa grande dureté est due à a forte
de densité de dislocation provoqué par cas extrême de durcissement. Elle
dépend aussi du taux de carbone présent. Tant qu'il reste inférieur à 0.8%,
plus il est concentrer et plus l'acier est dur. La perlite possède de moins
bonne propriété que la martensite, et enfin la bainite si situe entre les
deux.
On remarque bien ce phénomène sur les essais de dureté. De plus les
valeurs données par les diagrammes TRC correspondent bien la réalité.
Concernant les courbes jominy, elles ne donnent qu'une indication, car la
nuance de notre acier n'existait pas. Ainsi on peut choisir la dureté de
son acier et le traitement approprié.
Nous avons pris les distances jominy équivalente avec les graphes d'otua,
puis nous les avons reporté sur la courbe correspondant au 20NC11. Il
contient plus de carbone, donc il est légèrement plus dur que notre nuance. Pour conclure, si nous voulons un acier dure, il nous suffit d'effectuer
une trempe à l'eau. Mais cette dureté entraîne une grande fragilité dure
métal car il contient beaucoup de contraintes interne. Ce matériaux est
certes très dure mais peu résistant au chocs pour pouvoir exploité cette
nuances il faut diminuer ces contraintes internes en effectuent des
revenus. Etude des températures et temps de revenu 1 Principe
Ce traitement a pour but de ramener la microstructure vers un état plus
stable. Il a pour effet de diminuer les caractéristiques de résistance de
l'acier et d'augmenter les aptitudes à la déformation (ductilité, ténacité)
Ce traitement est caractérisé par une température de revenu et un temps
de maintient à cette température. Les conditions de refroidissement après
ce maintient n'ont que peu d'influence sur la structure.
2 Manipulation
Nous disposons de 9 échantillons, trois ont déjà été trempé. Nous décidons
de trempé les 6 autres à l'eau, qui offre la structure la plus intéressante
en terme de dureté.
Nous devons étudier les effets de la température et de temps de maintient
sur la dureté des aciers. | |1 |2 |3 |4 |
|dureté HRC |30 min |30 min |30 min |15 |30min |60 min |
|Revenu | | | |min | | |
1 |37 |23,5 |22 |19 |19 |11 |21,5 |16 | |2 |38 |25,5 |24 |21 |18 |9 |20
|15,5 | |3 |37 |24 |22 |20 |21 |9 |20 |19 | |moy |37,33 |24,33 |22,67
|20,00 |19,33 |9,67 |20,50 |16,83 | |n° échantillons |8 |7 |5 |4 |1 |2 |3
|6 | |
3 Influence de la température de revenu
On distingue bien les trois stades pour les transformations
microstructurales.
On voit le premier stade de transformation de la martensite (entre 0 et
200°c), elle s'appauvrit en carbone. Dans le deuxième stade, l'austénite
résiduelle se transforme en bainite (entre 200 et 300°c). Enfin la
cémentite se formant à 300°c, on observe le retour complet de la maille
cristalline martensitique à une structure cubique centrée. Au delà de
600°c, il se produit une recristallisation pour les acier à bas carbone. 4 Influence du temps de revenu On observe une diminution de la dureté avec le temps de maintient. Notre
courbe comporte un manque de point expérimental. Mais on peut extrapoler,
si on réalise cette même expérience avec d'autres températures. On
obtiendrait un ensemble de courbes qui nous permettraient de trouver
plusieurs couples de temps de maintient et de température pour une dureté
donnée. Ainsi on peut réaliser cette dureté en fonction du matériel que
l'on possède.
Ex : Dureté donne on a le choix - 20h à 600°c
- 7.5 à 650°c 5 Revenu des trempes
On observe une diminution de la dureté pour tous les échantillons. La
trempe à l'eau a perdu le plus de dureté, il peut s'agir d'un
transformation total de la martensite à 650°c. Nous avons donc réduit les
contraintes interne dans les matériaux pour rendre les pièces plus
manipulables. Mais ces effets ne sont pas les seuls, le revenu augmente la
ductilité et la ténacité. Ces caractéristiques étant difficilement
mesurable, on pourrait faire un essai au mouton-charpi.
Conclusion Ce TP est en tout point intéressant car il constitue l'aboutissement de
nombreux cours théorique sur les matériaux rabâché à longueurs d'années.
Accorder moi que la science des matériaux est très complexe et nécessite de
nombreuses connaissances pour maîtriser parfaitement ce sujet. Le
polycopier « traitement thermique des aciers » étant très bien fait, et en
se documentant un peu on peut mieux comprendre notre approche de ce TP.
Retrouver des courbes par expérimentation est très valorisant.
Mais les traitements par trempes et revenu constitue une partie des
traitement que l'on peut appliquer aux aciers, on aurait pu abordé tout ce
qui concerne l'augmentation de dureté comme les cémentation et la
nitruration.
Par contre l'approche du TP est un peu déroutante, nos connaissances se
limitant à des cours maintes fois répéter mais jamais retenus. Il aurait
été très utile de lire entièrement le poly avant le TP pour mieux cerner
les expériences. Le point négatif est l'observation des microstructures, en
effet nous possédons le matériel permettant de les observer mais nous ne
sommes pas encore capables de les interpréter correctement car il faut une
certaine expérience pour arriver à distinguer de la martensite de la
bainite. -----------------------
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