MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE NOM : ……………………………… N° C.I.N : ………………………….. Institut Supérieur des Études Technologiques de Kébili département génie mécanique Prénom :…………………… Salle : ………………………… Signature de l’étudiant Classes : GM01 ……… N° place :……………... MATÉRIAUX MÉTALLIQUES Signature des surveillants Proposé par : KRAIEM Mansour A.U : 2018/2019, S2 Note Épreuve de : MATÉRIAUX MÉTALLIQUES (Aucune documentation permise) /20 Signature de Correcteur 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 (%) 1 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. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… 2 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 3 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 4 5 6 7
