Alliages Ferreux - Élaboration des Métaux

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Questions and Answers

Quel type d'acier est décrit comme offrant un bon compromis entre ductilité et résistance?

  • Acier dur
  • Acier mi-dur
  • Acier à haute teneur en carbone
  • Acier doux (correct)

Quel acier est construit avec une teneur en carbone de 0,60 % à 1,00 % et présente une faible ductilité?

  • Acier dur (correct)
  • Acier mi-dur
  • Acier doux
  • Acier à haute teneur en carbone

Quel matériau est connu pour sa grande résistance à l'usure mais est très fragile?

  • Fonte blanche (correct)
  • Acier doux
  • Fonte grise
  • Acier mi-dur

Lequel des éléments suivants est utilisé pour des applications nécessitant une bonne résistance à la traction et à l'impact?

<p>Fonte ductile (D)</p> Signup and view all the answers

Quel type d'acier est plus difficile à souder, mais a une meilleure résistance mécanique?

<p>Acier mi-dur (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal produit obtenu lors de la conversion de la fonte en acier dans un convertisseur à l'oxygène ?

<p>Acier liquide sauvage (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle étape de l'élaboration de l'acier inclut des opérations sous vide pour la décarburation ?

<p>Station d'Affinage (D)</p> Signup and view all the answers

Dans quelle filière l'acier est-il créé principalement à partir d'aciers recyclés ?

<p>Filière électrique (A)</p> Signup and view all the answers

Quel élément indésirable est éliminé lors de la conversion de la fonte en acier ?

<p>Carbone (D)</p> Signup and view all the answers

Comment l'acier est-il solidifié dans la coulée continue ?

<p>Dans des lingotières de section spécifique (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle technique est utilisée pour ajuster la composition chimique de l'acier dans la station d'affinage ?

<p>Insufflation de gaz inerte (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le processus qui permet d'obtenir une barre solide d'acier après la coulée ?

<p>Solidification dans des moules (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal du convertisseur à l'oxygène durant l'élaboration de l'acier ?

<p>Éliminer les impuretés de la fonte (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le critère principal pour la désignation des aciers non alliés?

<p>La limite d'élasticité (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle norme est utilisée pour la désignation des fontes?

<p>EN 1560 (D)</p> Signup and view all the answers

Quel élément n'est pas pris en compte dans la désignation des fontes?

<p>Température de solidification (A)</p> Signup and view all the answers

Dans l'exemple de désignation G 20 NiCrMo 6-4, que signifie le 'G'?

<p>Acier moulé (B)</p> Signup and view all the answers

Pour quel type d'acier la norme EN 10027-1 est-elle applicable?

<p>Aciers de construction (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle isocorrela est appliquée pour déterminer la limite conventionnelle d’élasticité à 0,2%?

<p>Re0,2 = 75 * (0.25 - 0.2%) (B)</p> Signup and view all the answers

Quel pourcentage de manganèse est requis pour un acier de décolletage?

<p>Supérieur à 1% (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle quantité de carbone est contenue dans 15 kg de fonte grise à 3,5 % en masse?

<p>0.525 kg (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le maximum d'éléments d'addition dans les aciers faiblement alliés?

<p>5% (A)</p> Signup and view all the answers

Quels sont les minerais de fer mentionnés dans le contenu?

<p>Hématite, Magnétite, Limonite, Sidérite (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'application principale de la fonte grise dans l'industrie?

<p>Construction de ponts et de structures (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la teneur en carbone d'un acier doux ?

<p>Inferieure à 0,3 % (C), Entre 0,3 % et 0,6 % (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le module de Young pour la fonte grise mentionné dans le contenu?

<p>75 000 MPa (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle propriété est améliorée par le traitement thermique des aciers à faible teneur en carbone ?

<p>Propriétés mécaniques (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la teneur en carbone de la fonte grise en pourcentage?

<p>3,5 % (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle pourcentage d'éléments d'alliage caractérise les aciers alliés fortement alliés ?

<p>Supérieure à 5 % (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est un exemple d'acier allié contenant moins de 5 % d'éléments d'alliage ?

<p>Acier doux (D)</p> Signup and view all the answers

Quelles propriétés des matériaux ferreux les rendent utiles dans l'industrie de l'automobile?

<p>Solidité et durabilité (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact des principes d'élaboration sur le métal?

<p>Ils influencent la qualité, la structure et les propriétés finales. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont deux propriétés des aciers alliés ?

<p>Résistance mécanique et résistance à la corrosion (A)</p> Signup and view all the answers

Quel effet une teneur élevée en carbone a-t-elle sur la dureté de l'acier ?

<p>Elle augmente la dureté (B)</p> Signup and view all the answers

Quel processus est utilisé pour traiter thermiquement l'acier ?

<p>Austénitisation (C)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les nuances d'acier caractérisées par une dureté plus élevée mais une ductilité diminuée ?

<p>Aciers à forte teneur en carbone (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal type de carbone présent dans la fonte grise ?

<p>Carbone sous forme de graphite lamellaire (D)</p> Signup and view all the answers

Parmi les propriétés suivantes, laquelle est associée à la fonte ductile ?

<p>Excellente résistance aux chocs (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est une application courante de la fonte blanche ?

<p>Cylindres de laminoir (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la caractéristique de la fonte ductile qui la distingue des autres types de fontes ?

<p>Des nodules sphériques de graphite (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale propriété de la fonte blanche qui en limite l'utilisation ?

<p>Sa dureté et sa cassabilité (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'un des avantages de la fonte ductile par rapport à la fonte blanche ?

<p>Meilleure ductilité après traitement thermique (A)</p> Signup and view all the answers

Quel matériau ferreux est connu pour sa bonne capacité d'amortissement des vibrations ?

<p>Fonte grise (D)</p> Signup and view all the answers

Quel type de fonte est généralement utilisé pour les accessoires de plomberie ?

<p>Fonte ductile (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Teneur en carbone de la fonte grise

3,5 % en masse de carbone dans la masse totale de l'échantillon de fonte grise.

Masse de carbone dans 15 kg de fonte grise

0,525 kg (ou 525 g).

Applications des matériaux ferreux

Utilisés dans la construction (structures, ponts), l'automobile (pièces moteur), les biens de consommation (outils), et l'industrie mécanique (machines, engrenages).

Présence du fer dans la nature

Sous forme d'oxydes, principalement dans des minerais comme l'hématite, la magnétite et la limonite.

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Elaboration d'un matériau métallique

Différentes étapes et procédés pour transformer les matières premières en un matériau utilisable.

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Principaux minerais de fer

Hématite (Fe₂O₃), magnétite (Fe₃O₄), limonite (FeO(OH)·nH₂O) et sidérite (FeCO₃).

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Module de Young

Mesure de la rigidité d'un matériau. Relaté à la déformation.

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Limite conventionnelle d’élasticité

Point où un matériau commence à se déformer de manière permanente.

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Conversion de la fonte en acier

Transformation de la fonte en acier dans un convertisseur à oxygène.

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Acier sauvage

Acier liquide imparfait, issu d'un convertisseur à l'oxygène.

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Filière électrique pour l'acier

Production d'acier à partir de ferrailles recyclées, dans un four électrique à arc.

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Affinage de l'acier

Procédé pour ajuster la composition chimique de l'acier, sous vide, avec oxygène et gaz neutre.

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Coulée continue de l'acier

Processus de coulée de l'acier liquide dans une lingotière pour obtenir des barres d'acier solides.

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Coulée en lingots

Solidification de l'acier liquide dans des moules, pour obtenir des lingots.

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Décarburation

Réduction du niveau de carbone dans l'acier.

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Ferrailles

Aciers recyclés, utilisés comme matières premières dans la fabrication d'acier.

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Teneur en carbone dans l'acier

La quantité de carbone présente dans l'acier, exprimée en pourcentage, influence considérablement ses propriétés mécaniques.

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Acier doux

Un type d'acier avec une faible teneur en carbone (moins de 0,3%). Il est relativement souple et facile à travailler.

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Acier moyen

Un type d'acier avec une teneur en carbone moyenne (entre 0,3% et 0,6%). Il possède une meilleure résistance que l'acier doux, mais est moins ductile.

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Acier dur

Un type d'acier avec une forte teneur en carbone (plus de 0,6% jusqu'à 2,1%). Il est très dur et résistant, mais moins malléable que les autres types d'acier.

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Aciers alliés

Des aciers qui contiennent d'autres éléments métalliques en plus du carbone (comme le chrome, le nickel, etc.). Ces éléments donnent des propriétés spécifiques à l'acier.

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Aciers faiblement alliés

Des aciers alliés contenant moins de 5% d'éléments d'alliage. Ils offrent des propriétés améliorées par rapport à l'acier au carbone.

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Aciers fortement alliés

Des aciers alliés contenant plus de 5% d'éléments d'alliage. Ils présentent des propriétés très spécifiques et résistantes.

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Types d'aciers fortement alliés

Les aciers fortement alliés comprennent les aciers inoxydables, qui résistent à la corrosion, et les aciers pour outils, qui sont très durs et résistants.

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Fonte ductile

Un type de fonte où le carbone est présent sous forme de nodules sphériques de graphite. Cette structure lui confère une bonne ductilité et résistance aux chocs.

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Propriétés de la fonte ductile

La fonte ductile possède une bonne résistance à la traction, une bonne ductilité et une bonne usinabilité. Elle est résistante aux chocs.

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Applications de la fonte ductile

La fonte ductile est utilisée pour les raccords de tuyauterie, les composants automobiles, les accessoires de plomberie et les pièces mécaniques nécessitant une bonne résistance à la traction et une bonne ductilité.

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Fonte blanche

Un type de fonte où le carbone est présent sous forme de cémentite (Fe₃C), ce qui lui confère des propriétés différentes de la fonte grise.

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Propriétés de la fonte blanche

La fonte blanche est très dure et cassante. Elle est résistante à l'usure et à la corrosion, mais difficile à usiner.

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Applications de la fonte blanche

La fonte blanche est utilisée pour les cylindres de laminoir, les broyeurs à boulets et les plaques d'usure, car elle est résistante à l'abrasion et aux chocs.

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Acier

Un alliage de fer et de carbone contenant moins de 2% de carbone, avec d'autres éléments d'alliage pouvant être présents.

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Désignation des matériaux ferreux

Des règles de désignation standardisées existent pour identifier les aciers et les fontes en fonction de leur composition chimique, leur structure et leurs propriétés mécaniques.

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Fonte grise

Un alliage de fer avec une teneur en carbone de 2,50% à 4,00%. Elle est résistante à la compression et facile à couler, mais faible en résistance à la traction.

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Norme pour la désignation des aciers

La norme EN 10027-1 et EN 10027-2 définissent la manière de nommer les aciers en Europe.

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Désignation d'un acier non allié. Exemple: S235JR

Le code S indique un acier de construction. Le nombre 235 représente la limite d'élasticité minimale en MPa (ici, 235 MPa). J représente la résilience, JR = 27 J/cm² à 20°C. R signifie que la résilience est garantie à 20°C.

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Que signifie 'G 20 NiCrMo 6-4' ?

G indique que l'acier est moulé. 20 indique une teneur en carbone de 0.2%. NiCrMo signifie qu'il contient du Nickel, du Chrome et du Molybdène. Les chiffres 6-4 indiquent des proportions spécifiques de ces éléments.

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Aciers inoxydables

Ces aciers sont fortement alliés et leur classification se base sur leur composition chimique.

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Quelle est la norme pour la désignation des fontes ?

La norme EN 1560 est utilisée pour la désignation des fontes.

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Désignation des fontes

La désignation des fontes prend en compte le type de graphite et la structure de la matrice, reflétant les propriétés du matériau.

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Pourquoi la désignation des aciers et des fontes est-elle importante ?

La désignation permet une identification claire et précise des matériaux, assurant une communication efficace entre les professionnels. Cela garantit la qualité et la fiabilité des produits.

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Study Notes

Élaboration des métaux

  • Le chapitre porte sur l'élaboration des métaux, plus spécifiquement les alliages ferreux.
  • Le document se compose d'un plan de cours et d'un exposé sur les alliages ferreux, leur introduction, leurs caractéristiques fondamentales, leurs applications et les principes d'élaboration.

Alliages ferreux

  • Les matériaux ferreux sont composés principalement de fer (Fe).
  • Ils incluent l'acier et la fonte.
  • Ils peuvent comprendre divers alliages de fer.

Caractéristiques fondamentales du fer

  • Numéro atomique : 26
  • Masse molaire : 55,845 g/mol
  • Masse volumique : 7874 kg/m³
  • Point de fusion : 1536 °C
  • Point d'ébullition : 2861 °C
  • Résistivité électrique : 9,7 × 10⁻⁸ Ω⋅m
  • Dureté (Mohs) : 4
  • Le fer est malléable et ductile.

Applications des matériaux ferreux

  • Construction : Aciers utilisés dans les structures, ponts, poutres, barres de renforcement.
  • Transport automobile : Pièces de moteur, châssis, transmissions, carters en fonte.
  • Biens de consommation : Outils, électroménagers en acier inoxydable.
  • Industrie mécanique : Machines, outillages, engrenages, roulements.

Présence du fer sous forme de minerais

  • Le fer est principalement présent sous forme d'oxydes (Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeCO₃, FeO(OH).nH₂O) dans la croûte terrestre.
  • Les principaux minerais de fer comprennent l'hématite, la magnétite, la sidérite et la limonite.

Elaboration de l'acier : Principes d'élaboration

  • Les étapes incluent l'agglomération, la cokerie, le haut fourneau, le convertisseur à l'oxygène, la station d'affinage et la solidification de l'acier liquide.
  • Différentes techniques de mise en forme sont utilisées après la solidification : forgeage, fabrication additive/frittage et fonderie.
  • Les procédés impliqués dans la transformation des matières premières en acier.

Filière Fonte

  • Le schéma décrit l'extraction du minerai, l'agglomération, la cokerie, le haut fourneau, le convertisseur à l'oxygène et, enfin, la station d'affinage.
  • Différentes qualités et types de fontes sont produites selon les étapes.

Classement des métaux ferreux : L'acier

  • Les aciers sont classés en fonction de leur teneur en carbone.
  • Les aciers au carbone incluent des aciers à faible, moyenne et forte teneur en carbone.
  • Les aciers alliés contiennent des éléments autres que le fer et le carbone, comme le chrome, le nickel, le molybdène, etc.
  • Les aciers inoxydables sont des aciers alliés avec une forte teneur en chrome, pour leur résistance à la corrosion.
  • Les aciers à outils ont une teneur en carbone plus élevée, ce qui donne une grande dureté.

Désignation des matériaux ferreux : L'acier

  • Les métaux ferreux, comme l'acier et la fonte, utilisent des systèmes de désignation normalisés pour standardiser l'identification et les propriétés mécaniques.
  • Ces systèmes de désignation suivent des normes internationales, comme les normes européennes (EN), américaines (ASTM) et ISO.
  • Pour les aciers, la designation dépend de leur limite d'élasticité (Re) en MPa et d'autres propriétés, comme la résilience (JR) et la nuance.
  • Pour la fonte, la désignation inclut une préfixe (L, S, MW...), exprimant le type de structure de graphite, la résistance à la rupture (R) et la proportion d'allongement.

Conclusion

  • Les alliages ferreux sont un groupe important de métaux qui sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles.
  • La composition, les propriétés mécaniques et les méthodes d'élaboration des différents types d'aciers et de fontes (grises, blanches, ductiles) sont mentionnées.

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