Le 21 février 2001

Le 21 février 2001
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Janssens Damien
Claude Olivier
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Série 1"
Binôme 7

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Chapitre 1 : Prise de connaissance de notre acier
Notre nuance d'acier est du 90 MnV 8. C'est un acier pour travail à froid mais nous
détaillerons ses différentes utilisations par la suite.
Selon les pays et les normes en vigueur dans ces pays, notre acier peut prendre les
plusieurs dénominations. Ainsi, selon les normes françaises ( Afnor ) il se nomme 90 MV8,
dans les normes américaines ( normes de l'a"Association of Iron and Steel Engineers" )
c'est de l'acier O2 et pour les Anglais ( normes B.S. ) c'est de l'acier BO2. Ces différentes
références ont été trouvées dans " The Metals Black Book ", ouvrage disponible à la
bibliothèque.
Notre acier peut aussi être désigné sous l'appellation 1.2842 selon le livre ….
La composition exacte de notre acier est la suivante : …….. à chercher. Nous remarquons
que notre acier contient un certain nombre d'éléments d'alliage présents en quantité
différente. Les deux alliages qui sont pourtant le plus présent sont, comme l'indique le nom
de l'acier, le manganèse ( Mn ) et le vanadium ( V ). Nous allons maintenant citer les
différentes propriétés entraînées par la présence de ces alliages.
 Mn :
- Désoxyde le matériau.
- Lie le soufre et réduit l'influence des sulfures de fer. Cette propriété
permet d'utiliser ce métal comme acier à décolletage, c'est à dire servant
à la fabrication de pièces diverses sur un tour par usinage sur une même
barre de métal.
- Diminue la vitesse critique de refoulement, ce qui a comme conséquence
d'augmenter la trempabilité.
- Augmente la limite élastique et la résilience du métal.
- A une influence positive sur l'aptitude au forgeage et au soudage si
pourcentage de carbone élevé
- La présence de manganèse entraîne encore différentes propriétés mais
dans notre cas, le pourcentage de Mn n'est pas assez élevé.
 V :
- Affine le grain primaire
- Puissant générateur de carbures. Cela entraîne l'accroissement de la
résistance à l'usure, de la tenue en coupe et à la chaleur.
- Alliage de V utilisé dans les aciers rapides, de travail à chaud et résistant
au fluage à température élevée.
- Amélioration de la résistance au revenu, diminution de la sensibilité à la
surchauffe.
- Favorise l'aptitude au soudage des aciers de traitement.
- Augmentation de la résistance à l'hydrogène sous pression grâce à la
constitution de carbures.
- Diminution de la zone de la zone  et déplacement du point de Curie à
des températures plus élevées.

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Chapitre 2 : Etude des conditions de trempe et de revenu
Nous avons, tout d'abord, déterminé les conditions de trempe ( température et trempant )
à appliquer à notre rondelle et à nos deux éprouvettes. Nous avons pour cela confronté
les données fournis par différents ouvrages.
1. Notre première source fut le livre gris. Celui-ci nous donne un intervalle de
température allant de 790°C à 820°C et le trempant proposé est l'huile.
2. Notre seconde source fut le livre vert. Celui-ci propose exactement les mêmes
conditions.
3. Notre dernière source se situait dans les " Techniques de l'Ingénieur ". La
température de trempe est là de 800°C et le trempant est l'huile.
Pratiquement, nous avons réalisé la trempe à l'aide d'un four nous permettant de chauffer
la pièce et d'une friteuse contenant un volume d'huile à température ambiante nous
permettant de réaliser la trempe.
Nous avons ensuite calculé la dureté de nos rondelles. Celle-ci devrait théoriquement être
plus élevée que la dureté après normalisation car ?????. En pratique, c'est aussi le cas
car les duretés obtenues varient selon les essais de 62 à 64 HRC. Un matériau possédant
cette dureté n'est pas utilisable car trop fragile et cassant. Nous n'avons même pas
effectué d'essai de traction sur ces éprouvettes trempées car le matériau est vraiment trop
fragile et son diagramme de traction ne donnerait aucun résultats intéressants.
Nous allons donc effectuer un revenu ayant pour but de diminuer cette dureté afin de
rendre à nouveau le matériau utilisable. Nous allons essayer d'atteindre la limite de
fragilité qui se situe aux alentours de 55 HRC. Nous avons deux moyens pour déterminer
les températures de revenu.
1. Le premier est de prendre la température indiquée dans le livre vert. Celle-ci
est de 300°C.
2. Notre deuxième solution est d'utiliser les formules empiriques trouvées dans
un autre ouvrage.
HRC = K – (  -  ) /  avec HRC = 55
 = 16,7
 = 17,8
K = Kc + Kx + Kg
= 70 + ( 2,8 + 1,6) +1
= 75,4
rem : les valeurs de , de  et les différentes valeurs de K sont
trouvées dans des tables.
 Après calcul :  = 358,48 °C

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Cette valeur est obtenue pour une durée de revenu de 1 heure. Nous
allons faire le calcul pour une durée de 4 heures.
T * [ log t + f(% C) ] = Tx [ log tx + f(% C) ]
avec f(% C) = 21,3 - 5,8 * (% C) = 16,08
tx = 4 h
Tx = 358 + 273 = 631 K
t = 1 h
 Après calcul : T = 654 K ou t = 381°C
Après réflexion nous décidons d'effectuer deux revenus différents. Pour cela nous
décidons de particulariser une de nos éprouvettes en lui faisant subir un petit coup de
meule. Celle sera revenue à une température d'environ 380 °C tandis que l'autre,
l'éprouvette non meulée, sera revenue à une température de 300°C. Nous devrions
théoriquement voir l'action de ces revenus différents sur le comportement des matériaux à
la traction. Essai de traction revenue
Mesure de la dureté revenue
Chapitre 3 : Diagramme de dilatation différentielle
La dilatométrie est une méthode qui permet d'identifier les températures et les
compositions chimiques auxquelles s'effectuent des changements de phase. Nous allons
mesurer l'allongement d'un barreau de métal dû à un échauffement. Nous allons regrouper
les résultats dans un diagramme donnant l'allongement du barreau en fonction de la
température grâce à une table traçante reliée au four.
Théoriquement ce dessin devrait se représenter sous la forme d'une droite car l'évolution
de l'allongement en fonction de la température est linéaire selon la fonction :
L = ( L – L0 ) / L0 =  * t avec L = longueur du barreau à une température t
L0 = longueur initiale du barreau (dans notre
cas 10,00 mm)
 = coefficient de dilatation linéaire considéré
comme moyen entre 0 et t °C
t = température en °C
Le coefficient angulaire de cette droite vaut, dés lors, ce coefficient de dilatation. A
certains moments, la droite change brusquement d'orientation. Cela est dû à des
changements de phases ou à des transformations internes au matériau.
Les différentes particularités de la courbe dilatométrique citées plus haut sont aisément
visibles sur la courbe de référence données par les enseignants au cours de la séance.
Pour ce diagramme théorique, le coefficient de dilatation vaut 17 * 10-6.
Nous avons à notre tour exécuté un essai de dilatométrie. Notre courbe est reprise en
annexe. Nous remarquons directement que cette droite est très éloignée de la droite
théorique. Il existe tout d'abord des irrégularités dans le comportement linéaire de la
droite. Ces défauts sont de causes multiples : par exemple l'extrême sensibilité du
capteur, les vibrations d'origine humaine par exemple dues aux pas d'étudiants à coté du
capteur. Grâce à cet essai nous pouvons déterminer différentes grandeurs :

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a) Détermination du coefficient de dilatation linéaire réel : Sur notre graphe, nous
pouvons tracer une droite au milieu des irrégularités de la droite dessinée. Sur
cette droite idéale, nous prenons deux couples de points, par exemple (660°C /
66*10-4 mm) et (270°C / 0 mm). Ces deux points sont notés en rouge sur le
dessin. Lorsque nous remettons ces valeurs dans la formule d'une droite ( y = a
* x + b ) nous trouvons une valeur de a ( soit le coefficient angulaire ou dans
notre cas le coefficient de dilatation ) de 16,9 * 10-6. Voici le détail du calcul :
0 = 270 * a + b 
 a = 66 * 10–4 / ( 660 – 270 ) = 16,9 * 10-6
66 * 10–4 = 660 * a + b 
b) Le point de transformation A0. Ce point est le point de passage de l'état
ferromagnétique à l'état paramagnétique. Il est aussi appelé le point de Curie.
c) Le point de transformation Ac1. Ce point correspond à la température de la
réaction eutectoïde. Dans notre cas, il se situe au premier net changement de
pente c'est à dire à une température avoisinant les 720°C.
d) Le point de transformation Ac3. Ce point correspond à la température en
dessous de laquelle l'austénite (  ) commence à se transformer en ferrite (  ).
Comme notre acier est hypereutectoïde ce point n'est pas d'application. Il faut le
remplacer par le point ACM qui correspond à la température en dessous de
laquelle la cémentite commence à précipiter dans l'austénite. Ce point
correspond au second net changement de pente c'est à dire pour une
température de 750°C.
e) La température maximum de revenu. Cette température doit être inférieure à
ACM car un revenu à une température supérieure entraînerait une remise en
solution du carbone dans le domaine austénitique. Cet effet n'est pas désiré car
il anéantirait les effets de la trempe.
f) La température optimum de trempe.???????
g) Le pourcentage approximatif de carbone. Le syllabus de dilatométrie disponible
au laboratoire nous donnait une démarche nous permettant de déterminer le
pourcentage de carbone dans notre acier. Après avoir utilisé cette méthode
nous trouvons une valeur de 0,33 %. Il existe une grande différence entre cette
réponse et la valeur réelle de notre acier ( 0,9 % C ). Nous n'avons pas de
raisons pour justifier cette différence.
Chapitre 4 : Théorie, essais et interprétations de l'essai Jominy
Nous allons maintenant étudier la trempabilité de notre acier, c'est à dire la faculté de
celui-ci à donner lieu à des transformations bainitiques ou martensitiques après une
opération de trempe. Cette trempabilité dépend d'un certain nombre de paramètres dont
par exemple la quantité de carbone, les éléments d'alliage ou la grosseur du grain
austénitique.
Il existe différentes méthodes pour définir cette trempabilité. La première de celles-ci est la
comparaison des diagrammes T.T.T. ou T.R.C.. Ce diagramme donne une très bonne