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Air Liquide vous présente cette page contenant les points de fusion des principaux éléments métalliques. Qu’est ce qu’un point de fusion ? Le point de fusion est la température à laquelle un matériau passe de la phase solide à la phase liquide. On parle également de température de fusion. Lorsque l’on considère les points de fusion des métaux, il est très souvent question des matériaux purs. Par exemple, les alliages comme l’acier fer avec une faible teneur en carbone, la fonte fer avec une teneur en carbone supérieure à 2%, le bronze alliage de cuivre et étain, ou le laiton alliage de cuivre et zinc, auront un point de fusion différent de celui des matériaux purs qui les composent. En soudage, le métal d’apport est souvent sensiblement composé du même matériau que les pièces à assembler. En brasage par contre, le métal d’apport a un point de fusion plus bas que le métal de base. Température de fusion des principaux matériaux à l’état pur Point de fusion des métaux divers utilisés en grande industrie Argent 962 °C Etain 232 °C Fer 1538 °C Tungstène 3422 °C Vanadium 1910 °C Zinc 420 °C A titre indicatif, la température de fusion des aciers est ~ 1400-1500°C en fonction de leur composition, la fonte ~1250°C. Le saviez-vous ? Bien que la température de fusion de l’acier soit supérieure à celle de la fonte de presque 200°C, une faible quantité d’acier solide peut progressivement fondre dans de la fonte liquide. Ce phénomène s’explique par la diffusion d’atomes de carbone - présents dans la fonte en plus grande quantité que dans l’acier - vers la surface de l’acier solide. Cet enrichissement en carbone va abaisser localement le point de fusion. SOURCE PRINCIPALE CRC Handbook of Chemistry and Physics Découvrez nos solutions En savoir plus Questions fréquentes

dilatationde l'acier en fonction de la température. Home; Back To Blog; Search; dilatation de l'acier en fonction de la température. 16/11/2021 motorisation somfy porte de garage mon

Que faut-il pour fabriquer de l'acier ? Quelles sont les étapes de fabrication ? Cela vous intéressera aussiLe fer, la fonte et l'acier sont souvent confondus, il est donc important de d'abord les définir. Le fer est un élément chimique entrant dans la composition des deux autres. La fonte et l'acier sont fabriqués essentiellement à partir du minerai de fer mais contiennent également d'autres composants et sont différenciés par leur teneur en carbone la fonte en contient de 2,1 à 6,6 7 % et l'acier de 0,03 % à 2 %.Le principe de fabrication de l'acierPour fabriquer de l'acier, il faut du minerai de fer, du charbon, de la chaux et des ferro-alliages aluminium, chrome, manganèse, silicium, titane, vanadium... Ces derniers confèrent à l'acier des caractéristiques particulières adaptées à ses divers usages architecture, ameublement, machines-outils, conditionnements alimentaires, etc. La fabrication nécessite aussi beaucoup d'eau pour le refroidissement des installations, la température de fusion dépassant ° peut être confectionné dans deux types d'usines dans un haut fourneau, à partir du minerai de fer et de coke du carbone presque pur extrait du charbon, ou dans un four électrique, à partir d'acier de récupération acier de recyclage.Le charbon fournit le coke servant de combustible aux hauts-fourneaux où le minerai est fondu. Le métal liquide qui en sort est la fonte. Celle-ci est dirigée vers l'aciérie dans des wagons, appelés poches-tonneaux », capables de maintenir sa température plus de 48 heures durant. Arrivée à destination, la fonte est mélangée à de la ferraille dans une grosse marmite, ou convertisseur. Le tout est oxygéné pendant 15 minutes, délai au bout duquel on obtient l'acier de à ce stade qu'est concoctée la préparation finale en dosant de façon précise les ferro-alliages. De nombreux prélèvements sont effectués et analysés tout au long du processus, jusqu'à l'obtention de l'acier désiré. On procède ensuite à la coulée continue dans une lingotière qui consiste à solidifier le métal sous la forme d'une longue finir, la bande est découpée au chalumeau afin d'obtenir des brames parallépipèdes épais de 20 centimètres, larges de 1,50 mètre et longs d'une dizaine de mètres. Pesant environ 25 tonnes, chaque brame sera laminée et formée en bobine. Bilan d'énergie grise kWh/ résumé les étapes de la fabrication de l'acierLa formation de la fonte le minerai de fer et le coke sont introduits dans le haut fourneau par le haut, la chaleur provoquant la combustion du coke et l'élimination des éléments chimiques contaminants. Le fer se charge ensuite de carbone au cours de sa descente et se transforme en fonte, qu'il faut alors séparer d'un mélange de déchets appelé laitier. La conversion de la fonte en acier la fonte en fusion est ensuite versée sur de la ferraille dans un convertisseur à oxygène où de l'oxygène est insufflé pour éliminer le carbone sous forme de l'acier obtenu est affiné en ajoutant des éléments nickel, chrome... pour former différents alliages et modifier les propriétés mécaniques de l'acier en fonction des coulée l'acier est refroidi progressivement jusqu'à laminage l'acier est à nouveau monté à température pour le rendre malléable. Il est ensuite aplati dans des laminoirs et la forme voulue lui est par ce que vous venez de lire ? Abonnez-vous à la lettre d'information La question de la semaine notre réponse à une question que vous vous posez, forcément. Toutes nos lettres d’information

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Forum Futura-Sciences les forums de la science MATIERE Chimie Couleur/température de l'acier  Répondre à la discussion Affichage des résultats 1 à 3 sur 3 28/05/2007, 18h42 1 siera Couleur/température de l'acier - Bonjour à tous, Est ce que quelqun pourrais me montrer des photos de morceaux d'acier chauffer et m'indiquer la température corespondente. Car j'ai bien trouver les corespondence couleures/température mais aucune photos et moi une couleure sous forme d'écriture ça ne me parle pas plus que ça. Rouge cerise et rouge cerise claire ça corespond à quoi concretement ? etc... Merci d'avence pour vos réponsse, cordialement siera. - 28/05/2007, 19h36 2 invite2313209787891133 Invité Re couleure/température de l'acier Des photos ne te serviraient à rien car la perception des couleurs est subjective... En effet la couleur rouge cerise semble rouge assez lumineuse dans une forge tu pourrais lire un texte dans le noir avec la lumiere emise mais rouge sombre sous un ciel nuageux. Sous le soleil tu ne vois quasiment pas l'emission de lumiere. Il faut une certaine experience pour "voir" la temperature de l'acier, et ce ne sont pas des photos ou une explication de plusieurs pages qui pourront la remplacer. 29/05/2007, 13h28 3 siera Re couleure/température de l'acier Bonjour et merci quand même pour ta réponse. Cordialement, siera. Sur le même sujet Discussions similaires Réponses 15 Dernier message 28/06/2012, 11h46 Réponses 6 Dernier message 04/11/2007, 13h19 Réponses 2 Dernier message 22/02/2007, 10h54 Réponses 1 Dernier message 03/07/2006, 15h33 Réponses 0 Dernier message 13/12/2005, 17h07 Fuseau horaire GMT +1. Il est actuellement 06h56.

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Il existe de nos jours de nombreuses nuances aux propriétés très diverses. Le diagramme fer-carbone[modifier modifier le wikicode] Diagramme binaire fer-carbone Comme vu précédemment, le principal élément d'alliage du fer est le carbone. Selon la teneur, on parle de fer moins de 0,008 % de carbone en masse limite de solubilité du carbone dans le fer α à température ambiante ; acier entre 0,008 et 2,11 % de carbone ; fonte teneur supérieure à 2,11 %. Ces valeurs peuvent varier selon les auteurs. En particulier, certains placent la frontière entre acier et fonte à 1,75 %C, en se basant sur les phases formées à forte vitesse de refroidissement. Au fait, si vous trouvez un manuel de métallurgie un peu ancien, vous trouverez comme définition un acier est un alliage Fer-Carbone où le carbone varie de à %, au delà il s'agit de la fonte car on ne peut plus réaliser la trempe martensitique. Avec la multiplication des aciers alliés, on a pu ramener ces valeurs à % de Carbone. C'est la limite supérieure actuelle pour obtenir de l'acier par le processus de "trempe martensitique". Mais dans la table des aciers, on peut trouver certains aciers avec des concentrations de carbone bien supérieures, ces alliages ne sont pas obtenu par trempe mais par frittage. Diagramme fer-carbone restreint aux aciers Dans la partie étudiée, entre 0 et 6,67 % en masse de carbone, le diagramme binaire fer-carbone présente un eutectoïde appelé perlite à 0,77 %C et un eutectique appelé lédéburite à 4,30 %C. On ne s'intéresse pas aux transformations en phase δ à haute température zone en haut à gauche. Au vu de ce diagramme les aciers sont les alliages ne contenant pas d'eutectique ; les fontes contiennent de l'eutectique, et par rapport aux aciers, elles ont une température de fusion plus basse. Dans la partie des aciers moins de 2,11 % de carbone, à haute température, le fer a une structure appelée austénite ou fer γ ; c’est une maille cubique à faces centrées. En refroidissant, l'austénite se transforme en ferrite, également appelée fer α, de structure cubique centrée. Comme nous l'avons vu précédemment, les sites interstitiels de l'austénite sont plus grands que ceux de la ferrite. Le fer γ peut donc stocker » plus de carbone que le fer α. Ainsi, lors du refroidissement, la transformation γ → α chasse le carbone. Celui-ci se concentre dans l'austénite qui ne s'est par encore transformée, et vient former des carbures de fer Fe3C appelés cémentite ». On obtient donc à température ambiante une structure biphasée ferrite + cémentite. Mise à part pour les faibles teneurs en carbone, une partie de la cémentite forme des lamelles avec la ferrite dans une structure appelée perlite eutectoïde. Pour certaines fontes, le carbone peut précipiter sous forme de graphite. On a alors un diagramme de phases différent, et l'eutectique fer/graphite ne porte pas de nom particulier le terme lédéburite désigne l'eutectique fer/cémentite. Structure à l'équilibre[modifier modifier le wikicode] Structure cristalline des aciers à l'état recuit À l'état stable, dit recuit », la structure de l'acier dépend de la composition en dessous de 0,008 % de carbone en masse, le carbone est entièrement dissout dans la maille de fer α ; on parle de fer » ; entre 0,008 et 0,022 %C, on a dépassé la limite de solubilité du carbone dans le fer ; le carbone forme du carbure de fer Fe3C appelé cémentite » ; ce sont des aciers extra-doux, qui ont une limite élastique Re faible ; entre 0,022 et 0,77 %C, on a une structure biphasée ferrite/perlite la perlite est un eutectoïde lamellaire ; les grains de ferrite peuvent être de forme régulière, ou bien aciculaires en forme d'aiguille, on parle alors de structure de Widmanstätten » ; cette structure est fragile et a une mauvaise résistance à la corrosion, raison pour laquelle on l'évite ; pour 0,77 %C, on a uniquement de la perlite ; entre 0,77 et 2,1 %C, on a une structure biphasée cémentite/perlite. La cémentite est une structure ordonnée, donc très dure à haute limite élastique. Par ailleurs, la perlite a de nombreux joints de grain entre les lamelles, ce qui augmente la limite élastique loi de Hall-Petch. On en déduit donc que la limite élastique, et donc la dureté, de l'acier recuit augmente avec la teneur en carbone. Germination des phases de l'acier à partir des grains d'austénite au cours du refroidissement ; acier hypo- et hypereutectoïde À haute température, au dessus du solvus A3, on a une phase unique, l'austénite. Les différentes phases évoquées ci-dessus se forment au cours du refroidissement. La germination des phases se fait sur les défauts points triples et joints de grain de l'austénite. On voit donc que la taille des grains de l'austénite joue un rôle important sur la structure finale de l'acier. Si l'acier passe un long séjour » dans la zone d'austénite, les grains d'austénite croîssent. Si cela est suivi d'un refroidissement rapide, la ferrite proeutectoïde croît selon des direction particulières du cristal de fer γ, ce qui donne la forme d'aiguilles de la structure de Widmanstätten. Pour un acier hypoeutectoïde, on passe d’abord par une zone α + γ entre les températures A3 et A1, on a donc d’abord formation de ferrite dite proeutectoïde » qui se forme avant l'eutectoïde qui prend la place des joints de grain ». Puis, la perlite se forme à la température A1. On se retrouve fréquemment avec des grains de perlite entourés de ferrite. Pour un acier hypereutectoïde, on passe d’abord par une zone cémentite + γ entre les températures Acm et A1, on a donc d’abord formation de cémentite proeutectoïde qui prend la place des joints de grain ». Puis, la perlite se forme à la température A1. Traitements thermiques[modifier modifier le wikicode] Trempe[modifier modifier le wikicode] Trempe d'un acier à 0,45 % de carbone diagramme binaire fer-carbone mettant en évidence les températures critiques A1 et A3, figure de gauche, courbe de chauffage rouge et diagrammes permettant de voir l'avancée des transformations diagramme TTT au chauffage, et TRCS à la trempe, figure de droite Le principal traitement thermique de l'acier est la trempe. Contrairement à d'autres métaux, le but n’est pas ici de figer la structure à haute température, mais de créer une phase métastable, c'est-à-dire instable, mais dont la transformation est trop lente à basse température pour avoir lieu à l'échelle humaine la martensite ou la bainite. Cette phase métastable entraîne un durcissement très important, elle augmente la limite élastique. On chauffe au dessus de la température A3, pendant suffisamment longtemps pour que les carbures cémentite et lames de la perlite se dissolvent, mais pas trop longtemps pour que les grains d'austénite ne grossissent pas trop. C'est la phase d'austénitisation. Structure cristalline de la martensite ; seul 1/40 des sites de carbone est occupé Micrographie optique d'un acier martensitique Puis, on trempe l'acier. À l'origine, cela se faisait en trempant la pièce dans de l'eau. On peut utiliser plusieurs méthodes selon la vitesse de refroidissement que l’on veut atteindre ; voici quelques exemples de chaleur absorbée par seconde de traitement trempe à l’air refroidissement à l'air libre 4⋅104 W/m2 ; trempe à l’huile à 150 °C 33⋅104 W/m2 ; trempe à l’eau à 20 °C 500⋅104 W/m2. Lors de la trempe, l'eau peut se vaporiser au contact du métal et former une couche de vapeur qui ralentit le refroidissement caléfaction. Si le refroidissement est suffisamment rapide, les transformations displacives ont le temps de se produire, mais pas les transformations diffusives les atomes de fer se réorganisent selon la structure ferritique cubique centrée, mais le carbone n'a pas le temps de diffuser pour former la cémentite. On a donc une structure sursaturée en carbone, qui se déforme et devient quadratique la martensite. Cette martensite prend la forme d'aiguilles. La formation de martensite commence en dessous d'une température appelée Ms martensite start et se termine à une autre appelée Mf martensite finish. Formule d' Andrew Ms°C = 539 - 423C - - - Mf°C = 2Ms - 650 Formation de la bainite à partir de l'austénite bainite supérieure gauche ou inférieure droite Si la trempe est plus lente, ou bien si on l'arrête à une température intermédiaire trempe étagée, on peut former de la bainite il se forme des lamelles de ferrite ferrite aciculaire, et de la cémentite vient se former soit entre ces lamelles, on parle de bainite supérieure, ou bien à l'intérieur des aiguilles, bainite inférieure. La bainite est un peu moins dure que la martensite, mais plus ductile ; la bainite inférieure a une meilleure résilience. Dans le cas de la martensite comme de la bainite, il s'agit d'un durcissement structural les carbures sont très durs, et la forme d'aiguille implique un grand nombre de joints de grain Loi de Hall-Petch. Gradient de température lors d'une trempe Lors de la trempe, la chaleur fuit par la surface de la pièce. L'extérieur se refroidit donc plus vite que le cœur. Si la pièce est massive, on peut donc n'avoir qu'une trempe superficielle seule la couche extérieure se refroidit suffisamment vite pour prendre la trempe, la cœur de la pièce reste classique » ferrite + cémentite. Essai Jominy ; les empreintes sphériques sur le méplat droite symbolisent les essais Rockwell Pour tester ceci, on pratique l'essai Jominy on prélève une éprouvette cylindrique que l’on chauffe austénitisation ; on projette de l'eau sur une des extrémités de l'éprouvette, on a donc une vitesse de refroidissement plus rapide de ce côté-là que de l'autre ; on fait un méplat sur le cylindre et on y effectue des mesures de dureté Rockwell en fonction de la distance à l'extrémité trempée, ce qui permet d'estimer l'épaisseur prenant la trempe. Pour faciliter la trempe, c'est-à-dire avoir une transformation martensitique ou bainitique avec une vitesse de refroidissement plus lente, ou bien avoir une trempe à cœur avec des pièces massives, il faut utiliser un acier avec de faibles teneurs en impuretés ; avoir suffisamment de carbone, élément essentiel de la martensite ; ajouter des éléments permettant d’éviter la formation de ferrite et de cémentite des éléments gammagènes comme le nickel et le manganèse, qui retardent la transformation austénite → ferrite/cémentite c'est-à-dire abaisse la température de transformation, la baisse de température réduisant la mobilité du carbone, des éléments qui forment des carbures et donc retiennent » le carbone, l'empêchent de former de la cémentite, comme le chrome, des éléments qui retardent la formation de la perlite, comme le molybdène. Le refroidissement rapide provoque une contraction rapide du métal, et par ailleurs, la formation de la martensite provoque une dilatation de l’ordre de 4 % passage d'une structure CFC à une structure quasiment CC. Cela provoque des contraintes internes. Hypertrempe[modifier modifier le wikicode] L'hypertrempe est un refroidissement rapide ne permettant pas la formation de martensite. On obtient ainsi un acier austénitique austénite métastable, avec une limite élastique assez basse de l’ordre de 200 MPa donc très ductile et facilement formable, mais assez difficilement usinable et avec une tenue mécanique médiocre nécessitant des pièces massives. C'est le cas de nombreux aciers inoxydables. Tout traitement thermique subséquent, en particulier soudure, peut altérer cet état. Revenu[modifier modifier le wikicode] Le revenu est un chauffage qui suit la trempe et qui sert à l'adoucir ». En effet, si la trempe augmente la limite élastique Re, elle diminue également la ductilité A% et la résilience Kc. L'acier résiste donc moins bien à la propagation des fissures, il est plus fragile. Le revenu permet de redonner un peu de ductilité, mais diminue la limite élastique. Le chauffage s'effectue en dessous de la limite de formation de l'austénite A1, en général vers 600 °C. Le but est permettre au carbone de diffuser et donc de transformer une certaine proportion de martensite en ferrite α et cémentite ; de transformer l'austénite résiduelle en bainite, voire parfois en martensite lors du refroidissement. On maintient la température pendant un certain temps » — palier — puis on effectue un refroidissement lent jusqu'à la température ambiante. Le revenu peut aussi être utilisé pour faire précipiter une phase durcissante aux joints de grain, des carbures d'éléments d'alliage Mo, W, Ti, Nb ces éléments ont été piégés dans la matrice de fer au cours de la trempe ou de l'hypertrempe, et le revenu leur permet de diffuser. On peut ainsi obtenir un durcissement structural ; le traitement est dit de vieillissement » ageing, l'acier est dit maraging martensite ageing. Par contre, le revenu peut aussi provoquer une migration d'impuretés vers les joints de grain ce qui cause une fragilité, dite fragilisation au revenu ». Un ajout de molybdène peut éviter ce problème. Recuit[modifier modifier le wikicode] Température de traitement thermique des aciers en fonction de la teneur en carbone recuit de recristallisation ; recuit de détensionnement ; température de trempe ; recuit complet ; recuit d'homogénisation. Le recuit est un cycle chauffage-maintien en température-refroidissement lent, effectué avec une température de palier. Contrairement au revenu, il n’est pas utilisé après une trempe. On ajuste la température et la durée selon l'effet voulu. Si l’on chauffe au dessus de A3 pour un hypoeutectoïde, au dessus de Acm pour un hypereutectoïde, on transforme l'acier totalement en austénite. Cela permet la diffusion des éléments de manière homogène, et l’on reforme totalement la structure stable ferrite+perlite ou perlite+cémentite lors du refroidissement lent. Il peut survenir un problème de grossissement des grains d'austénite, ce qui donne un acier avec une limite élastique basse ou une structure fragile Widmanstätten. On parle de recuit de normalisation, lorsque l’on veut livrer un matériau dans un état standard appelé N » ; le but essentiel est d’avoir une limite élastique relativement basse, qui facilite la mise en forme pliage, cintrage, estampage et l'enlèvement de matière usinage ; recuit d'homogénéisation on cherche à éliminer la ségrégation qui se produit lors de la solidification ; recuit de régénération on reste peu longtemps dans la zone austénitique, les grains d'austénite sont donc fin, on obtient donc une structure fine à haute limite élastique loi de Hall-Petch. Le recuit de normalisation est quasiment systématique sur les pièces en acier moulé, afin d'éliminer la ferrite aciculaire structure de Widmanstätten qui a pu se former lors de la solidification. Si l’on chauffe en dessous de la zone austénitique en dessous de A1, on n'a pas de transformation austénitique. L'élévation de température augmente la mobilité des atomes et permet de diminuer les dislocations et donc de relaxer l'énergie élastique stockée pendant la déformation en augmentant la température, on augmente aussi la diffusion et donc les dislocations vont disparaître. On fait un adoucissement du métal ; ce phénomène porte le nom de restauration. éventuellement de former de nouveaux cristaux pour éliminer la texture anisotrope résultant de la mise en forme écrouissage, on parle de recuit de recristallisation les atomes de fer modifient leur position et se réorganisent selon un réseau ayant les mêmes propriétés mais ayant une orientation différente, on a donc un acier isotrope. Éléments d'alliage et impuretés[modifier modifier le wikicode] Les aciers contiennent d'autres éléments que le fer et le carbone. Lorsqu’il s'agit d'éléments résiduels non voulus mais provenant du procédé de fabrication par exemple contenus dans le minerai ou les objets de recyclage, on parle d'impuretés. Lorsqu’il s'agit d'éléments ajoutés volontairement pour donner des propriétés particulières à l'acier, on parle d'éléments d'alliage. Impuretés[modifier modifier le wikicode] Les trois impuretés les plus néfastes sont l'hydrogène H il peut provenir des réactions avec l'eau ou bien d'un soudage ; le soufre S ; le phosphore P. Ces trois éléments provoquent une fragilisation. Une des préoccupation principale de la métallurgie est d'éliminer ces éléments utilisation de laitier riche en carbure de calcium ou en chaux pour piéger le soufre, bullage d'oxygène pour oxyder des éléments et les piéger dans du laitier C, Mn, Si, P, dégazage sous vide pour éliminer entre autres l'hydrogène. Notons que le soufre peut être utilisé comme élément d'alliage pour améliorer l'usinabilité. Éléments d'alliage[modifier modifier le wikicode] Certains éléments d'alliage peuvent avoir plusieurs effets. Carbone[modifier modifier le wikicode] Précipitation les éléments inclus dans le précipité ne sont plus disponibles pour l'acier Le carbone est un élément particulier. Nécessaire en raison du procédé d'élaboration, sa teneur conditionne de nombreuses propriétés de l'acier en changeant la structure stable ferrite, cémentite, perlite ; en permettant la formation de martensite ; en formant des précipités avec les autres éléments d'alliage carbures. Pour un usage mécanique, plus on a de carbone, plus l'acier est dur hors trempe et facilement trempable ; le carbone provoque donc un durcissement. Cependant, en formant des carbures aux joints de grain avec les autres éléments, il provoque une fragilisation ; par ailleurs, il pompe » les éléments d'alliage qui ne peuvent alors plus jouer leur rôle. La formation de carbures peut survenir lors de traitements thermique, lorsque l’on chauffe l'acier soudure, recuit, revenu. Éléments alpha- et gammagènes[modifier modifier le wikicode] Diagramme de Schaeffler ; A = austénite, F = ferrite, M = martensite, les lignes de pourcentage indiquent la proportion de ferrite dans l'austénite Éléments alphagènes Les éléments alphagènes stabilisent la ferrite α aux dépens de l'austénite γ. L'élément alphagène principal est le chrome Cr à hautes teneurs > 8 %m. Les autres éléments alphagènes sont le molybdène Mo, le silicium Si, le titane Ti, le niobium Nb, le vanadium Va, le tungstène W, l'aluminium Al et le tantale Ta. Éléments gammagènes Les éléments gammagènes stabilisent l'austénite γ aux dépens de la ferrite α. Les éléments gammagène principaux sont le carbone C et le nickel Ni. Les autres éléments gammagènes sont l'azote N, le cobalt Co et le manganèse Mn, ainsi que le chrome Cr à faibles teneurs < 8 %m. les éléments gammagène améliorent la trempabilité en retardant la transformation α → γ, ils permettent de garder le carbone en solution solide à plus basse température. Lorsque survient alors la transformation displacive α → γ, la mobilité du carbone, qui est thermiquement activée, est plus faible, ce qui permet de le garder captif. Chrome et nickel équivalents Les aciers ont parfois de nombreux éléments d'alliage. Pour déterminer les phases que l’on obtient à température ambiante, on détermine l'influence des éléments alphagènes en calculant la teneur en chrome équivalent », on détermine l'influence des éléments gammagènes en caculant la teneur en nickel équivalent » alphagènes Creq = %Cr + 1,5Si% + %Mo + 0,5%Nb gammagènes Nieq = %Ni + 0,5%Mn + 30%C et l’on reporte le point sur un diagramme, le plus couramment utilisé dans le cadre de la soudure étant le diagramme de Schaeffler. La zone dans laquelle se trouve le point indique les phases en présence. Dans la zone biphasée austénite + ferrite γ + α, on trace des droites indiquant la proportion des phases ; ces droites sont appelées droites de conjugaison, ou conodes. Le diagramme de Schaeffler est pertinent pour les pièces brutes de solidification ; pour les pièces laminées, on utilise un diagramme légèrement différent, le diagramme de Pryce et Andrews. Exemple Un acier inoxydable typique utilisable en milieu marin, un 18-10 D », a environ 0,05 % en masse de carbone, 18 % de chrome, 10 % de nickel et 2 % de molybdène. On a donc alphagènes Creq = 18 + 1,5 × 0 + 2 + 0,5 × 0 = 20 % ; gammagènes Nieq = 10 + 0,5 × 0 + 30 × 0,05 = 11,5 %. Sur le diagramme de Schaeffler, on voit que dans les conditions de trempe d'une soudure, il s'agit d'un acier austéno-ferritique avec environ 7 % de ferrite. Éléments carburigènes[modifier modifier le wikicode] Les éléments carburigènes forment des carbures. Le principal élément est le molybdène Mo. On utilise aussi le titane Ti, le niobium Nb et le tungstène W. Les éléments carburigènes permettent de capturer » le carbone et empêcher la formation de carbures avec d'autres éléments, en particulier avec le chrome. En effet, certains carbures, en particulier les M23C6 M désignant un atome métallique, comme le Cr23C6, précipitent aux joints de grain. Cela fragilise l'acier, et le rend plus sensible à la corrosion par appauvrissement en chrome. Par ailleurs, en freinant le carbone, ils ralentissent la formation de carbure de fer cémentite et perlite, et donc améliore la trempabilité. Enfin, les carbures formés TiC, NbC, WC peuvent former une fine précipitation aux joints de grain qui peut augmenter la limite élastique durcissement structural. Éléments nitrurigènes[modifier modifier le wikicode] Le titane et le niobium forment par ailleurs facilement des nitrures. Cela permet de piéger l'azote N et donc de diminuer sa teneur dans la matrice. Par ailleurs, les précipités de nitrures aux joints de grain peuvent limiter le grossissement des grains lors d'un traitement thermique, grossissement de grain qui diminue la limite élastique loi de Hall-Petch ; on parle d'acier stabilisé ». Ces nitrures peuvent aussi augmenter la limite élastique durcissement structural. Éléments passivants[modifier modifier le wikicode] Les éléments passivants sont des éléments qui s'oxydent et forment une couche d'oxyde protectrice, contrairement à l'oxyde de fer qui est poreux et friable rouille. L'élément passivant principal est le chrome, qui forme de la chromine Cr2O3, mais son effet se manifeste lorsqu’il est présent à plus de 10 % en masse. Éléments facilitant l'usinabilité[modifier modifier le wikicode] L'élément principal facilitant l'usinage est le soufre. Il est utilisé en particulier pour les aciers de décolletage, le décolletage étant un usinage en grande série et à grande vitesse. On a aussi utilisé le plomb. Pour les aciers inoxydables, on utilise une injection de fil fourré au SiCa le souffre ne pouvant pas être utilisé. Propriétés mécaniques[modifier modifier le wikicode] Les aciers ont quasiment tous le même module de Young E ≃ 200 GPa. L'austénite a un module de Young plus faible que la ferrite Eferrite = 207 GPa ; Eausténite = 193 GPa. La ferrite a une masse volumique ρ de 7 874 kg/m3, celle de l'austénite vaut 8 679 kg/m3. On utilise en général des acier hypoeutectoïdes moins de 0,77 % de carbone. De manière globale les aciers austénitiques sont très ductiles mais ont une limite élastique très basse, en effet, leur structure cubique à face centrée permet de nombreux glissements faciles entre les plans cristallins ; ils sont facilement formables à température ambiante ; les aciers martensitiques ou bainitiques aciers trempés ont une haute limite élastique mais une faible ductilité voir ci-dessus ; les aciers ferritiques sont entre les deux. Voici à titre indicatif des valeurs typiques. Propriétés mécaniques typiques d'aciers hypoeutectoïdes Acier Limite élastiqueRe MPa Allongement à la ruptureA% acier extra-douxferritique très bas carbone 150 35 acier austénitiquehypertrempe 200 25-50 acier ferritique 200-400 20-25 acier martensitiquetrempe 400-1 000 10-20 Propriétés magnétiques[modifier modifier le wikicode] La ferrite et la martensite sont ferromagnétiques ; l'austénite est paramagnétique. Un aimant adhère donc moins bien à l'austénite qu’à la ferrite ou à la martensite ; on utilise souvent le test de l'aimant » pour reconnaître un acier austénitique. L'austénite est souvent qualifiée à tort d'amagnétique » ce terme n'a pas de sens physique. Au delà de 770 °C point de Curie, la ferrite devient paramagnétique, elle perd son aimantation On augmente les propriétés magnétiques perméabilité magnétique des aciers ferritiques par addition de silicium à moins de 4 % de trop fortes teneurs fragilisent l'acier. On utilise naturellement des aciers bas carbone < 0,01 %, celui-ci étant gammagène. Ce qu’il faut retenir[modifier modifier le wikicode] La structure de l'acier conditionne ses propriétés mécaniques et physiques en général. Elle dépend de la teneur en carbone, la structure à l'équilibre est donnée par le diagramme fer-carbone ; de la vitesse de refroidissement et des traitements thermomécaniques recuit permet de maîtriser la structure de l'acier taille des grains, isotropie, annulation de l'écrouissage, présence d'éléments gammagène et hypertrempe → acier austénitique, teneur suffisante en carbone, éventuels ajouts d'éléments gammagènes en particulier le nickel et carburigènes en particulier le molybdène, et trempe → acier martensitique ; le revenu permet d'adoucir la trempe et de rendre l'acier moins fragile. Le chrome à haute teneur supérieure à 10 %m confère une résistance à la corrosion en formant une couche protectrice d'oxyde, dite couche passive, ce qui permet de faire des aciers dits inoxydables ». Le carbone peut former des carbures qui précipitent aux joints de grain avec divers éléments d'alliage et ainsi fragiliser l'acier ou bien réduire sa résistance à la corrosion piégeage du chrome. Les aciers fortement alliés sont pour cela en général à basse teneur en carbone. Voir aussi[modifier modifier le wikicode] Fanchon 2008 p. 153-160 Notes[modifier modifier le wikicode]

Acier de 0.1 à 2% de carbone. Fonte: de 2.5 à 6% de carbone; très résistante en compression, mais cassante. Résistance remarquable à la corrosion et coefficient de dilatation thermique très bas. Parmi les aciers au carbone, on

Couleurs chaudes et couleurs froides, blancs chauds et blancs froids, quel lien peut-il exister entre la couleur et la température ? Avant de répondre à cette question, portons notre attention sur les étoiles les plus chaudes émettent une lumière bleutée alors que les moins chaudes apparaissent rougeâtres Fig. 1. Dans la constellation d’Orion, la température de surface de Bételgeuse n’est que de 3000 °C environ alors celle de Rigel dépasse 10 000 °C. La première présente un halo rougeâtre et la seconde, un halo bleu. Source NASA N’est-ce pas en contradiction avec la notion intuitive de couleurs chaudes et de couleurs froides ? En effet, il paraît naturel de qualifier le rouge et l’orange de couleurs chaudes et de dire que le bleu est une couleur froide Cependant, dans l’absolu, il n’existe évidemment pas de couleurs chaudes et de couleurs froides. C’est là une pure affaire de conventions, lesquelles varient dans le temps et l’espace », écrit l’historien Michel Pastoureau1 qui précise même qu’en Europe, au Moyen Âge et à la Renaissance, le bleu était considéré comme une couleur chaude. Ce n’est qu’au XIXe siècle qu’on lui a attribué le caractère de couleur froide. La température de couleur un concept physique Les qualifications de couleurs chaudes et de couleurs froides sont purement subjectives, ce qui n’empêche pas d’utiliser le concept de température de couleur dans le domaine de l’éclairage. Comment cette dernière est-elle définie ? Au-delà de l'exemple cité en début de texte, il existe d’une façon générale une relation entre la température d’un corps incandescent et la sensation colorée qu’il procure voir figure 2 quelle que soit la nature de ce dernier rouge vers 700 °C, jaune-orangé vers 1500 °C, blanc à partir de 2000 °C avec toutefois des nuances selon la température le blanc tire sur le jaune vers 2400 °C, et devient de plus en plus bleuté au-delà de 6 000 °C Entre ces deux nuances se situe la lumière blanche du Soleil dont la température de surface est de 5 500 °C Fig. 2. Exemples de couleurs de corps incandescents à diverses températures résistance chauffante, flamme d’un feu de bois, lampe à incandescence, Soleil, étoiles les plus chaudes. © Bernard Valeur Pour caractériser précisément l’émission des objets incandescents, les physiciens ont défini un corps de référence qu’ils ont baptisé corps noir. c’est un corps idéal capable d’absorber intégralement toutes les radiations électromagnétiques, quelles que soient leurs longueurs d’onde. À température ordinaire, il apparaît donc noir. Lorsqu’il est chauffé, il émet un rayonnement dont le spectre c’est-à-dire la variation de l’intensité lumineuse en fonction de la longueur d’onde, qui est une courbe en cloche, dépend exclusivement de la température. Quand la température augmente, l’intensité croît et le maximum d’émission se déplace vers les courtes longueurs d’onde, d’où un changement de couleur. Il est alors possible de définir la température de couleur d’une source lumineuse de la façon suivante c’est la température du corps noir dont le rayonnement a la même couleur plus précisément la même chromaticité4 que celle de la source considérée. Elle est exprimée en kelvins K5. Blanc chaud, blanc neutre, blanc froid faites votre choix ! Lorsqu’on achète une lampe, le choix ne manque pas lampes à halogène, lampes fluo-compactes, lampes à LED en tous genres. Ayez l’œil et regardez bien l’emballage pour évaluer la blancheur de l’éclairage produit. Vous trouverez indiquées la puissance mais aussi la température de couleur qui renseigne sur la nuance du blanc produit 2 200-3 000 K pour les blancs chauds, 3 000-4 000 K pour les blancs neutres, et au-delà de 5 000 K pour les blancs froids Fig. 3. Fig. 3. Températures de couleur en kelvins de diverses sources de lumière. © Bernard Valeur Dans le cas des lampes à incandescence classiques retirées de la vente ou à halogène, la température de couleur est proche de celle du filament et le spectre d’émission est voisin de celui du corps noir à la même température. En revanche, les lampes fluo-compactes et les lampes à LED blanches émettent de la lumière, non pas par incandescence, mais par le phénomène de luminescence3. Dans ce cas, la température de couleur n’a aucun rapport avec la température de la substance émettrice et la forme du spectre d’émission est très différente de celle d’un corps noir. On parle alors de température de couleur proximale c’est la température du corps noir dont le rayonnement possède la chromaticité la plus voisine de celle de la source considérée. Un blanc dit chaud » tire sur le jaune et crée une ambiance chaleureuse » pour l’éclairage intérieur, alors qu’un blanc dit froid », lui, tire sur le bleu et convient plutôt aux locaux techniques ou pour l’éclairage extérieur. Comme pour les couleurs chaudes et froides évoquées au début de ce texte, vous noterez le caractère subjectif de ces qualificatifs de chaud » et de froid » la température de couleur d’un blanc chaud est en effet inférieure à celle d’un blanc froid ! Paradoxal, n’est-ce pas ? Références et notes 1M. Pastoureau, Dictionnaire des couleurs de notre temps. Symbolique et société, Éditions Christine Bonneton 2007. 2 B. Valeur, La couleur dans tous ses éclats, Belin 2011. 3 B. Valeur, Lumière et luminescence – Ces phénomènes lumineux qui nous entourent, Belin 2005, 2eéd. 2017. 4La chromaticité est définie par un couple de grandeurs caractérisant un stimulus de couleur, en général la teinte et la saturation, indépendamment de la clarté ou de la luminance. 5Il faut ajouter 273,15 à la température en degrés Celsius pour obtenir la valeur en kelvins.

. 369 510 296 796 193 610 393 780

couleur de l acier en fonction de la température