support de cours materiaux metalliques

SUPPORT DE COURS
MATERIAUX METALLIQUES
Elaboré par :
MESSAOUI Mosbah : Maitre Technologue à l’ISET de Gafsa
Année universitaire : 2014-2015
Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Gafsa
Département de Génie Mécanique
République Tunisienne
Ministère de l’enseignement supérieur, de la recherche scientifique et de la Technologie
Direction Générale des Etudes Technologiques

ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M
Support de Cours - 2 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2)
SOMMAIRE
CHAPITRE 1
DESIGNATION DES METAUX
1. Symboles chimiques et AFNOR des métaux purs………………………………………..
7
2. Aciers non alliés (aciers au carbone)……………………………………………………….
7
3. Aciers faiblement alliés pour haute résistance…………………………….………………
9
4. Aciers fortement alliés…………………………………………………………………....
10
5. Les fontes………… …………………………….……………………………...………….
11
6. Aluminium et alliages……………………………………………………………………...
13
7. Cuivre et alliages...…………………………………………………………………………
15
CHAPITRE 2
DIAGRAMME D’EQUILIBRE DES ALLIAGES BINAIRES
1. Généralités……………………………………………………………………………..…..
17
2. Loi des phases (Loi de Gibbs)…………...………………………………………………....
17
3. Alliage binaire constitué de deux phases en équilibre….…………………..……………..
18
4. Alliage à une solution solide unique…..………………………...………………………...
19
5. Alliage à deux solutions solides avec un point eutectique……………………………….
20
6. Courbes de refroidissement L  S d’un alliage…………………………………...……….
21
7. Courbes de refroidissement d’un alliage à l’état solide……………………………………
22
CHAPITRE 3
DIAGRAMME D’EQUILUILIBRE FER CARBONE
1. Les aspects du fer et du carbone dans les alliages Fe-C…………………………………..
24
2. Les deux types de diagramme Fe-C…………………………………………………….....
25
3. Diagramme Fe-C métastable simplifié………………..………………..…………………
25
CHAPITRE 4
LES TRAITEMENTS THERMIQUES
1. Introduction……………..…………………………….…………………..………………
30
2. Transformations des phases des aciers au refroidissement……………......…………….
33
3. La trempe des aciers………...……………………………………………..………………
44
4. Le revenu des aciers………...……………………………………………..………………
46
5. Recuit des aciers…………………...…………...…………………………..………………
47
CHAPITRE 5
LES TRAITEMENTS DE SURFACES
1. Introduction…………………...………………………..…….……………………………
50
2. Traitements mécaniques…………………………...……….…………..………………….
50
3. Traitements superficiels de durcissement………..……………………………….
51
4. Traitements thermochimiques………………...………………………………………..
53

ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M
Support de Cours - 3 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2)
Présentation
Ce support de cours est destiné aux étudiants du Semestre I des ISET,
Mention génie mécanique, faisant partie du programme de la licence
appliquée et conformément au programme des ISET dans cette discipline
et il est consacré à l’élément constitutiff 2 (ECUE 2) intitulé Matériaux
métalliques de l’unité d’enseignement (UE) intitulée matériaux.
Il est rédigé d'une manière pour introduire ces étudiants rapidement dans
une discipline technologique et ainsi pour leur donner un support
indispensable pour leurs études individuelles.
Dans ce support de cours, On se limite à une description globale et à
travers des exemples simples. Cependant, il y'a un espace suffisant pour le
traitement plus détaillé dans les travaux dirigés ainsi que dans les
travaux pratiques de cette unité d’enseignement.
Toutes fois, il est à noter que nous considérons que cette première mise à
jour comme des notes préliminaires qui restent toujours dans une
nécessité pour des améliorations ultérieures et toute remarque et toute
notification de toute personne intéressée.
MESSAOUI. M
Janvier 2010

ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M
Support de Cours - 4 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2)
Chapitre * 1
DESIGNATION DES METAUX
Désignation des Métaux et alliages selon le nouveau système CEN Progressivement à partir
du mois de novembre 1992:
NB: Il est à noter qu'à la période actuelle est caractérisée comme période transitoire, deux systèmes de
désignation sont pratiquement utilisés: Le nouveau système CEN et l'ancien système de l'AFNOR qu'il faut
le voir dans la documentation technique.
I. Symboles chimiques et AFNOR des métaux purs:
Symbole
AFNOR
Symbole
chimique
Elément
Symbole
AFNOR
Symbole
Chimique
Elément
D
N
Nb
P
Pb
Se
S
F
Ta
T
W
V
Z
Zr
Mo
Ni
Nb
P
Pb
Se
Si
S
Ta
Ti
W
V
Zn
Zr
Molybdène
Nickel
Niobium
Phosphore
Plomb
Sélénium
Silicium
Soufre
Tantale
Titane
Tungstène
Vanadium
Zinc
Zirconium
A
R
Az
Be
Bi
B
Cd
C
K
U
E
Fe
G
M
Al
Sb
N
Be
Bi
B
Cd
Cr
Co
Cu
Sn
Fe
Mg
Mn
Aluminium
Antimoine
Azote
Béryllium
Bismuth
Bore
Cadmium
Chrome
Cobalt
Cuivre
Etain
Fer
Magnésium
Manganèse
II. Aciers non alliés (Aciers au carbone) :
1. Aciers non alliés d’usage général (S, E, etc.) :
Caractérisés par une faible teneur en carbone, ce sont les plus utilisés. Ils existent dans des qualités
diverses (JR, JO, J2, K2…) et des variantes réservées à des usages particuliers (moulage,
soudage…). La plupart sont disponibles sous forme de laminés marchands (Profilés, poutrelles,
barres, tôles…) aux dimensions normalisées. Certains sont proposés en semi – fini : pré laqués,
galvanisés, nervurés, ondulés etc…

ISET- Gafsa DGM Mr: MESSAOUI.M
Support de Cours - 5 - Matériaux Métalliques LA-GM (L1-S2)
Applications : (Construction soudée, formage à froid ou à chaud, emboutissage, étirage, laminage,
pliage…) : carrosseries, fers, et profilés pour le bâtiment, construction navale, plate-forme
pétrolière, trains chaudronnerie, ameublement, électroménager.
Désignation: la désignation comprend une lettre (S, E, etc.) suivie de la limite élastique à la
traction Re en MPa ou N/mm2. S’il s’agit d’un acier moulé la désignation est précédée de la lettre
G.
G
S
355
NL
Exemple : GE 335, GS 235.
Remarques : les valeurs de Rr, Re, A% et Kv indiquées varient d’une qualité à l’autre, dépendent des
procédés de fabrication, des traitements, des épaisseurs d’un produit à l’autre.
2. Aciers spéciaux, non alliés, de type C :
Applications : Destinés aux traitements thermiques (trempe, cémentation) des pièces petites ou
moyennes, ils sont caractérisés par un ajustement précis de leur composition chimique, une plus
grande pureté et des éléments d’addition en très faible quantité (Mn < 1% ; Cr+Ni+Mo < 0,63%).
Désignation: La désignation comprend la lettre C suivi du pourcentage de carbone multiplié par
100 plus au besoin des indications complémentaires (E : teneur en soufre, C : formage à froid, S :
ressort,
D : tréfilage…)
Exemple : GC35 E : 0,35 % de carbone, G = acier moulé, E = teneur maxi en soufre.
Principales nuances normalisées : Les caractéristiques mécaniques varient selon les traitements
et les dimensions.
 Aciers à faible teneur en carbone (<0,3%) : Ils sont réservés à la cémentation (voir traitement
thermique) et aux traitements de surface (catégorie des aciers doux).
 Aciers à teneur moyenne en carbone (0,3 à 0,5%) : Ils sont utilisés pour les trempes et les revenus,
dans le cas d’applications exigeant une plus grande résistance et une certaine tenue à l’usure
(catégorie des aciers mi-durs). Ils sont utilisés pour les pièces moulées et forgées, les arbres les
axes, les engrenages, la visserie…
Acier moulé
(si nécessaire).
S : aciers de construction.
E : aciers de construction
mécanique.
P : aciers pour appareils à
pression.
B : aciers à béton.
H : produits plats pour
formage.
L : aciers pour tubes.
M : aciers électriques.
Etc.
Limite élastique Re en N/mm2.
Indication
complémentaire :
F : forgeage.
N : normalisé.
M : laminage.
Q : trempé et
revenu.
L : basse
température.
Etc…