exam 2019

NOM : ……………………………… Prénom :…………………… Classes : GM01 ………
N° C.I.N : ………………………….. Salle : ………………………… N° place :……………...
MATÉRIAUX MÉTALLIQUES
Proposé par : KRAIEM Mansour
A.U : 2018/2019, S2
1
MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT
SUPÉRIEUR
DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Institut Supérieur
des Études Technologiques de Kébili
département génie mécanique
Signature de l’étudiant Signature des surveillants
Épreuve de : MATÉRIAUX MÉTALLIQUES
(Aucune documentation permise)
N.B : Soigner la rédaction, la clarté de la rédaction et des raisonnements seront pris en compte
Exercice n° 1:
L’acier 5160 est utilisé dans l’industrie automobile pour fabriquer des ressorts hélicoïdaux. Sa composition chimique
(en % massique) est la suivante : C = 0,6 %, Mn = 0,9 %, Cr = 0,9 %.
Tous les diagrammes ou figures relatifs à cet acier sont donnés en annexe.
Q1 : Quel est le type de cet acier ?
…………………………………………………………………………………………………………………..
Q2 : En se référant au diagramme fer carbone, à quelle température apparaît la ferrite au cours du refroidissement ?
…………………………………………………………………………………………………………………..
Q3 : À 722 °C, quelles sont les phases de cet acier, leur composition et leur proportion ?
Phases (722°C) Composition (%mC) Proportion (%)
Q4 : À 722 °C, quels sont les constituants de cet acier, leur composition et leur proportion ?
Constituants (722°C) Composition (%mC) Proportion (%)
Note /20 Signature de Correcteur

2
Ne rien écrire ici
Q5 : Quelle est la microstructure de cet acier à la température ambiante ? Expliquer pourquoi ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………
Q6 : Donner la température d’austénitisation de cet acier. Expliquer le choix de cette température d’austénitisation
?
…………………………………………………………………………………………………………………..
Trois pièces de cet acier 5160 subissent chacune un traitement thermique différent qui conduit aux propriétés
mécaniques suivantes :
Q7 : Quel programme de traitement thermique isotherme (après austénitisation complète) a conduit aux propriétés
des pièces A, B et C ? Donnez la température de maintient (en °C) et la durée nécessaire du traitement (en
secondes).
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……….
Q8- Quelle serait la microstructure finale et la dureté d’une pièce en acier 5160 qui aurait subi le traitement
thermique suivant ?
Austénitisation → Trempe à 410 °C et maintient pendant 100 s → Trempe à l’eau à 20 °C
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Q9- Quels sont les facteurs qui influent sur la forme
et la position du diagramme TTT.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………

3
Ne rien écrire ici
Q10- Sur le diagramme TTT ci-contre
relatif à l’acier 5160 tracer, à l’aide
de couleurs différents, les
traitements industriels suivant :
- Trempe étagée martensitique ;
- Trempe étagée bainitique ;
Exercice n° 2 :
Soient deux diagrammes TRC de la nuance 21CrMoV5-7 (Figure 4) et de la nuance 16MnCr5 (Figure 3).
Q1- Donner la signification de la désignation normalisée de chaque nuance ?
21CrMoV5-7 : …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
16MnCr5 : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Q2- Donner les conditions d’austénitisation pour chaque nuance.
21CrMoV5-7 : (Ta = ……………….°C, ta = ……………s)
16MnCr5 : (Ta = ……………….°C, ta = ……………s)
Q3- Analyser (donner la microstructure finale et la vitesse de refroidissement) les lois de refroidissement conduisant
à une dureté égale à 20 HRC pour la nuance 21CrMoV5-8 et 30 HRC pour la nuance 16MnCr5

4
Ne rien écrire ici
Q4- Calculer la vitesse critique de trempe martensitique pour chaque nuance ?
21CrMoV5-7 : VCT = ……………….°C/s
16MnCr5 : VCT = ……………….°C/s
Q5- En se basant sur la question précédente, quelle est la nuance qui a la plus bonne trempabilité. Justifier votre
réponse.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
Exercice n° 3 :
Soit l’acier 42CrMo4 dont on fournit la courbe de trempabilité établie à l’issue de l’essai Jominy. Vous disposez en
annexe de la courbe JOMINY de cet acier ainsi que les courbes de Wyss pour l’eau et l’huile
Q1- Quelle est l’utilité de l’essai Jominy ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Q2- Donner la dureté critique correspondante au point d’inflexion de la courbe Jominy ? Hc=………………………….HRC
Cet acier est choisi pour usiner deux pièces rondes de diamètre 150mm. Ces dernières seront trempées une à l’eau
et l’autre à l’huile.
Q3- Tracer les courbes qui donnent la variation de la dureté des deux pièces de la surface au cœur (courbe en U)
pour les deux modes de refroidissement, l’eau et l’huile

5