Guide des propriétés et procédés des matériaux métalliques

Qu'est-ce que l'acier et la coulée ?

L'acier est un alliage de fer et de carbone, où le carbone ne dépasse pas 2,1 % en poids, avec des taux généralement compris entre 0,2 % et 0,3 %. La coulée est le processus de fabrication consistant à verser du métal fondu dans un moule pour lui donner la forme souhaitée, puis à le laisser se solidifier. Les classes incluent : la fonte blanche, la fonte grise, le fer malléable et le fer ductile.

Propriétés et phénomènes métallurgiques

• Creep (Fluage) : Lorsqu'un matériau est soumis à des efforts extérieurs, il existe une relation linéaire entre contraintes et déformations jusqu'à une zone d'influence où les déformations deviennent irréversibles. La limite d'élasticité est la valeur de charge à partir de laquelle la déformation est permanente.
• Vieillissement : Processus consistant à maintenir des pièces moulées à une certaine température pour augmenter la stabilité dimensionnelle ou améliorer les propriétés mécaniques. Ce phénomène est aussi appelé maturation.
• Inoculation : Ajout au métal liquide de produits agissant comme germes de cristallisation pour affiner le grain.
• Fonte : Premier produit obtenu dans le haut fourneau à partir de minerais de fer.
• Bronze : Alliage à base de cuivre avec 3 % à 20 % d'étain.

Concepts thermodynamiques et structurels

• Système : Ensemble de substances isolées de l'environnement extérieur.
• Phases : Partie d'un système ayant des propriétés physiques distinctes.
• Composante : Substances simples ou composées formant le système.
• Frittage : Agglomération de fines particules par pression et chauffage en dessous de la température de fusion.
• Réaction péritectique : Mélange d'un liquide et d'un solide créant un nouveau solide.
• Ségrégations : Hétérogénéités chimiques apparaissant lors de la solidification.
• Allotropie : Capacité d'un corps à exister sous plusieurs formes cristallines.
• Diffusion : Déplacement des atomes dans le réseau cristallin.
• Bainite : Mélange de ferrite et de cémentite issu de la transformation isotherme de l'austénite.
• Résilience : Énergie absorbée par un matériau lors d'une rupture par impact.
• Steadite : Type de constituant eutectique dur et cassant présent dans la fonte grise.
• Anisotropie : Propriété de la matière où les caractéristiques physiques varient selon la direction.
• Soufflures : Cavités causées par des gaz dissous piégés lors de la solidification.
• Carburation : Action du carbone sur le fer pour fabriquer de l'acier.
• Graphite : Composé de Fe et C cristallisant dans le système hexagonal, très doux et cassant.
• Fatigue : Fracture du matériau sous l'effet de charges répétées inférieures à la limite de rupture.
• Dendrites : Formes de type arbre se développant lors de la solidification d'un métal pur.
• Raffinage des grains : Transformation visant à réduire la taille des grains.
• Composites : Matériaux hybrides intégrant deux ou plusieurs composants aux propriétés différentes.
• Affinité chimique : Énergie échangée lorsqu'un atome neutre reçoit un électron pour devenir un ion.
• Recristallisation : Processus de formation d'une nouvelle structure de grain exempte de distorsion par chauffage.
• Croissance des grains : Augmentation de la taille des grains au-delà de la température de recristallisation.

Températures critiques de transformation

• Ac0 : 210 ºC (échange magnétique)
• Ac1 : 723 ºC (perlite)
• Ac2 : 768 ºC (échange magnétique de la ferrite)
• Ac3 : 723 ºC à 910 ºC (limite de la ferrite)
• Ac4 : 1492 ºC (limite supérieure de l'austénite)