Technique des matériaux - Métaux et composites
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Questions and Answers

Quels sont les inconvénients du frittage?

  • Fabrication de pièces sur mesure
  • Taille de pièce illimitée
  • Grande capacité de charge des pièces
  • Coût élevé des moules de compression (correct)

Le métal dur est fabriqué à partir de métal fondu.

False (B)

Quels matériaux sont principalement utilisés pour fabriquer des plaquettes de coupe?

Métal dur, céramique

Le frittage permet de choisir les propriétés du matériau par des mélanges de _________ appropriés.

<p>poudre</p> Signup and view all the answers

Associez les matériaux frittés spécifiques à leurs propriétés :

<p>Acier rapide = Pressage à chaud et frittage Métal dur = Liant en cobalt Céramique = Frittage entre 1500°C et 2500°C Tarauds = Fabriqué à partir d'acier à outils</p> Signup and view all the answers

Quel pourcentage de carbone est typiquement présent dans les aciers?

<p>Moins de 2% (B)</p> Signup and view all the answers

La fonte de fer contient moins de 2% de carbone.

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

Quel processus est utilisé pour réduire la teneur en carbone, manganèse et silicium dans la fonte brute?

<p>affinage</p> Signup and view all the answers

La fonte de première fusion est créée dans un ______ à partir du minerai de fer.

<p>haut-fourneau</p> Signup and view all the answers

Quel élément fournit la chaleur de fusion dans le haut-fourneau?

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

Associez les éléments aux pourcentages correspondants dans la fonte brute.

<p>Carbone = 4% Silicium = Quantité indésirable Manganèse = Quantité indésirable Soufre = Perçu comme nuisible Phosphore = Perçu comme nuisible</p> Signup and view all the answers

Les aciers et les matériaux en fonte de fer sont les matériaux métalliques les moins utilisés.

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

Quels éléments additionnels peuvent être présents dans les aciers?

<p>Silicium, manganèse, soufre, phosphore</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal but du procédé d'affinage de l'acier ?

<p>Réduire les impuretés (B)</p> Signup and view all the answers

Le procédé par insufflation d'oxygène ne peut pas être utilisé avec des gaz inertes.

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

Quels éléments d'alliage peuvent être ajoutés lors de l'affinage de l'acier ?

<p>Cr, Ni, V, Mo</p> Signup and view all the answers

Le procédé combiné utilise également des gaz inertes tels que l'_____ et l'azote.

<p>argon</p> Signup and view all the answers

Associez chaque procédé à ses caractéristiques :

<p>Insufflation d'oxygène = Augmente le carbone Procédé combiné = Contient des gaz inertes Acier doux = Teneur en carbone inférieure à 0,02% Agent désoxydant = Réduit l'oxygène</p> Signup and view all the answers

Quel est un effet de l'ajout de chaux lors du procédé par insufflation d'oxygène ?

<p>Former un laitier liquide (B)</p> Signup and view all the answers

L'utilisation de ferraille est illimitée dans le procédé par insufflation d'oxygène.

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

Quelle est la pression d'oxygène utilisée dans le procédé par insufflation d'oxygène ?

<p>8 à 12 bars</p> Signup and view all the answers

Quel est le symbole pour les alliages de fonderie à base d'aluminium?

<p>EN AC-Al (C)</p> Signup and view all the answers

La masse volumique des matériaux à base de magnésium est supérieure à celle de l'acier.

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

Quels types de composants sont fabriqués à partir de fontes alliées au magnésium?

<p>Carter pour transmissions, moteurs, machines et boîtiers d'ordinateurs portables.</p> Signup and view all the answers

Le titane présente une masse volumique d'environ ___ kg/dm³.

<p>4,5</p> Signup and view all the answers

Associez les matériaux aux propriétés ou applications correspondantes :

<p>Magnésium = Faible masse volumique et résistance à la corrosion Titane = Utilisé dans les prothèses médicales Cuivre = Métal lourd utilisé en construction Nickel = Alliage dans les aciers</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'une des caractéristiques du titane allié TiAl6V4?

<p>Résistance équivalente à celle des aciers traités (B)</p> Signup and view all the answers

Les départs de feu liés aux travaux du magnésium doivent être éteints avec de l'eau.

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

Citez deux métaux lourds utilisés en construction mécanique.

<p>Cuivre et zinc.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'alliage d'aluminium avec 3% de magnésium et une résistance à la traction allant jusqu'à 300 N/mm² ?

<p>EN AW-5754 (C)</p> Signup and view all the answers

Les alliages d'aluminium de durcissement structural ne peuvent pas être durcis après avoir été mis en forme.

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

Quelle est la résistance à la traction moyenne des alliages de fonte d'aluminium EN AC-44200 ?

<p>jusqu'à 170 N/mm²</p> Signup and view all the answers

Les alliages d'aluminium utilisés pour les pièces fortement sollicitées sont des alliages à ________ structural.

<p>durcissement</p> Signup and view all the answers

Associez les alliages d'aluminium aux spécifications correspondantes :

<p>EN AW-2024 = 4% de Cu, durcissement structural EN AW-5754 = 3% de Mg, résistance à la traction jusqu'à 300 N/mm² EN AW-2030 = Contient du plomb, adapté à l'usinage EN AC-44200 = Coulée, 12% de silicium</p> Signup and view all the answers

Quel est le processus pour obtenir une résistance définitive dans les alliages d'aluminium à durcissement structural ?

<p>Revenu ou vieillissement à température ambiante (A)</p> Signup and view all the answers

Les alliages d'aluminium contenant du Mg et du Mn sont toujours durs dès leur fabrication.

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

Quel type d'alliage est principalement utilisé dans la construction mécanique pour des composants complexes et légers ?

<p>alliage de fonte d'aluminium EN AC-44200</p> Signup and view all the answers

Quelle est la conséquence d'une pression de compression élevée lors du frittage?

<p>Des pièces frittées à haute résistance (A)</p> Signup and view all the answers

Le frittage permet d'obtenir des pièces métalliques uniquement par usinage.

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

Quels types de matériaux sont souvent utilisés pour fabriquer des paliers lisses autolubrifiants?

<p>Matériaux à glissement finement poreux</p> Signup and view all the answers

Le frittage est un procédé de ________ pour les ébauches de poudres métalliques comprimées.

<p>recuit</p> Signup and view all the answers

Quelle technique implique une pression appliquée à température ambiante pour obtenir une grande précision?

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

Assignez les matériaux à leurs usages associés dans les pièces frittées:

<p>Bronze = Filtration dans conduites de gaz Acier inoxydable = Applications mécaniques Laiton = Pare-flammes Acier fritté = Fabrication de petites pièces</p> Signup and view all the answers

Les pièces frittées forgées ne nécessitent aucun traitement supplémentaire pour améliorer leur résistance.

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

Quelles sont les caractéristiques des pièces frittées à porosité grossière?

<p>Elles sont frittées à partir de billes de métal.</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Acier

Matériau principalement composé de fer, contenant généralement moins de 2% de carbone et d'autres éléments.

Fonte de fer

Matériau à base de fer contenant plus de 2% de carbone et d'autres éléments; produit par coulée.

Haut-fourneau

Four utilisé pour produire la fonte de première fusion à partir de minerai de fer, fondant et coke.

Fonte de première fusion

Fonte produite dans le haut-fourneau; matière première pour la fabrication de l'acier.

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Affinage (acier)

Procédé pour réduire la teneur en carbone et en impuretés dans la fonte pour obtenir l'acier.

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Coke

Matière combustible nécessaire à la fusion du minerai dans le haut-fourneau

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Minerai de fer

Matière première contenant du fer, utilisée comme base pour la production de la fonte

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Impuretés dans la fonte

Éléments tels que le silicium, le manganèse, le soufre, et le phosphore, présents en quantité indésirable dans la fonte brute.

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Procédé d'insufflation d'oxygène

Méthode d'affinage de la fonte où l'oxygène est injecté sous pression dans le convertisseur pour brûler le carbone et les impuretés.

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Convertisseur

Un four utilisé pour l'affinage de la fonte.

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Affinage de la fonte

Transformation de la fonte en acier par réduction des impuretés et ajout d'éléments d'alliage.

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Procédé combiné (oxygène et gaz inerte)

Méthode d'affinage utilisant de l'oxygène et des gaz inertes (argon, azote) pour un meilleur mélange et réduire les pertes.

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Mélange optimal

Un mélange parfait qui permet une combustion plus efficace et une réduction des inclusions et des pertes.

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Recyclage de la ferraille

Réutilisation de la ferraille dans le processus d'affinage pour améliorer l'efficacité et réduire les coûts.

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Éléments d'alliage

Matériaux ajoutés à l'acier pour améliorer ses propriétés mécaniques.

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Frittage

Procédé de recuit pour les ébauches de poudres métalliques comprimées, où une pièce frittée se forme avec une structure de grains soudés par diffusion et recristallisation.

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Pièce frittée

Pièce obtenue après le frittage, avec une structure de grains soudés.

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Calibration

Application d'une grande pression à température ambiante pour obtenir une grande précision dimensionnelle et une très bonne qualité des surfaces.

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Frittage-forgeage

Compactage supplémentaire des pièces frittées à la température de forgeage.

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Imprégnation sous pression

Remplissage des pores des paliers lisses frittés poreux avec un lubrifiant liquide.

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Porosité

Présence de pores dans un matériau, qui peuvent être grossiers ou fins.

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Paliers lisses autolubrifiants

Paliers constitués de matériaux poreux, dont les pores sont remplis d'un lubrifiant.

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Avantages du frittage

Fabrication de pièces en grandes séries sans usinage et à faible coût.

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Désignation des alliages d'aluminium

Pour les alliages corroyés, la désignation commence par "EN AW-Al" et pour les alliages de fonderie par "EN AC-Al". Les symboles des éléments d'alliage et parfois les teneurs en pourcentage suivent. Finalement, on peut indiquer les états de livraison.

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Masse volumique du magnésium

La masse volumique des matériaux à base de magnésium est très faible, entre 1,8 et 2,0 kg/dm3, ce qui en fait le métal le plus léger.

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Fontaine de magnésium

Les fontes de magnésium, comme EN MC-21110 [MgAl8Zn1], sont utilisées pour fabriquer des pièces telles que des carters de moteur, des boîtiers d'ordinateurs portables, etc.

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Risque d'incendie avec le magnésium

Les matériaux à base de magnésium sont inflammables lors des travaux d'usinage. Il faut donc prendre des mesures de protection et ne pas utiliser l'eau pour éteindre le feu.

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Masse volumique du titane

Le titane est un métal relativement léger avec une masse volumique d'environ 4,5 kg/dm3, soit 40% de moins que l'acier.

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Utilisation du titane

Le titane non allié (Ti1) est utilisé dans le domaine médical (prothèse de hanche). Le titane allié (TiAl6V4) est utilisé dans l'aviation pour sa résistance.

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Métaux lourds en construction mécanique

Les métaux lourds comme le cuivre, l'étain, le zinc et le nickel, sont utilisés pour fabriquer des composants.

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Utilisations des métaux lourds

Certains métaux lourds, comme le chrome, le nickel et le vanadium, sont utilisés comme éléments d'alliage dans les aciers.

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Alliages d'aluminium légers

Ces alliages ont une légèreté comparable à celle de l'aluminium et une résistance proche de celle des aciers de construction non alliés. Leur résistance à la traction varie entre 200 et 450 N/mm².

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Durcissement structural

Ce processus implique un recuit de mise en solution à environ 500°C, une trempe dans l'eau et un durcissement par précipitation. Il permet d'augmenter significativement la résistance des alliages d'aluminium.

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Alliages d'aluminium pour charge moyenne à élevée

Ces alliages contiennent du Mg et Mn et peuvent être durcis par écrouissage. Ils sont utilisés pour fabriquer des pièces de véhicule telles que les jantes de voiture.

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EN AW-5754 [AI Mg3]

Un alliage d'aluminium contenant 3% de Mg, connu pour sa résistance à la traction pouvant atteindre 300 N/mm².

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Alliages d'aluminium à durcissement structural

Ces alliages contiennent des proportions de Mg et Si, Zn et Mg, ou Cu et Mg. Ils sont durcis après avoir pris leur forme finale et utilisés pour des pièces fortement sollicitées.

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EN AW-2024 [Al Cu4Mg1]

Un alliage d'aluminium pour durcissement structural avec 4% de Cu et 1% de Mg, ayant une résistance à la traction maximale de 425 N/mm².

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Alliages de décolletage à l'aluminium

Ces alliages contiennent du plomb en plus des autres éléments d'alliage. Ils produisent des copeaux courts, ce qui les rend adaptés aux composants usinés par enlèvement de copeaux.

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EN AC-44200 [AISi12]

Un alliage de fonte d'aluminium contenant 12% de silicium, utilisé pour sa coulabilité, sa résistance à la traction moyenne (jusqu'à 170 N/mm²) et sa résistance à la corrosion.

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Inconvénients du frittage

Le frittage présente également des inconvénients, notamment le besoin de moules de compression coûteux, une taille de pièce limitée, l'utilisation de presses coûteuses et une capacité de charge limitée.

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Aciers rapides à base de poudre

Les aciers rapides à base de poudre sont produits à partir de poudre d'acier à outils par pressage à chaud et frittage. Ils possèdent les meilleures propriétés des aciers rapides, et sont utilisés pour la fabrication de tarauds, fraises et alésoirs.

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Métal dur

Le métal dur est un composite composé de fines particules de carbures métalliques et de métal. Il est fabriqué par frittage liquide d'un mélange de poudre. Le cobalt fond pendant le frittage et relie les particules de carbure pour former une pièce frittée compacte. Le métal dur est utilisé pour fabriquer des plaquettes de coupe.

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Matériaux céramiques techniques

Les plaquettes en céramique et les matériaux techniques en céramique sont composés d'oxyde d'aluminium, d'oxyde de zirconium, de carbure de titane ou de nitrure de silicium. Ils sont fabriqués à partir de poudre par frittage (cuisson) à haute température. Ils sont utilisés pour la fabrication de plaquettes de coupe et d'autres composants techniques.

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Study Notes

Technique des matériaux

  • Matériaux classés par composition (métaux, non métaux, composites)
  • Sous-groupes: métaux ferreux (acier, fonte), métaux non ferreux (lourds et légers), matériaux composites (matières plastiques renforcées, métal dur)

Aciers

  • Alliages fer-carbone à haute résistance
  • Utilisation: pièces de machines (vis, boulons, roues)

Fontes

  • Alliages fer-carbone faciles à couler
  • Utilisation: composants à formes complexes (carters)

Métaux lourds

  • Masse volumique supérieure à 5000 kg/m³
  • Exemples: cuivre, zinc, chrome, nickel, plomb
  • Utilisation: propriétés spécifiques (conductivité électrique du cuivre)

Métaux légers

  • Masse volumique inférieure à 5000 kg/m³
  • Exemples: aluminium, magnésium, titane
  • Utilisation: composants légers (voitures, avions)

Matériaux synthétiques non métalliques

  • Groupes: matières plastiques, verre, céramiques
  • Propriétés: légers, isolants
  • Exemple d'utilisation : pneus, petits engrenages

Matériaux naturels

  • Substances naturelles
  • Exemples d'utilisation: granit comme plan de travail

Matériaux composites

  • Plusieurs matériaux combinés
  • Exemple d'utilisation: plastiques renforcés de fibres de verre, métal dur
  • Bonne résistance et légèreté

Fabrication des matériaux

  • Matières premières: minerais, pétrole, gaz naturel
  • Transformation chimique
  • Demi-produits et produits finis
  • Pièce finale

Matières auxiliaires et énergies

  • Lubrifiants, réfrigérants, etc.
  • Source d'énergie (électricité)

Aciers et matériaux en fonte de fer

  • Compositions: principalement fer avec moins de 2% de carbone, souvent avec d'autres éléments.
  • Propriétés: résistance élevée, aptitude au moulage, usinabilité.

Production de la fonte de première fusion

  • Haut-fourneau: minerai de fer, fondant, coke, air chaud
  • Réduction du minerai de fer
  • Fonte liquide obtenue

Production de l'acier

  • Affinage: réduction du carbone, du manganèse, du silicium, des éléments indésirables (soufre, phosphore).
  • Procédés: insufflation d'oxygène, procédé combiné d'insufflation d'oxygène et de gaz inerte, procédé électrique
  • Retraitement: désoxydation, dégazage sous vide.

Formes commerciales des aciers

  • Profilés, barres d'acier, tubes, tôles, rubans, fils
  • Références de désignation normalisées

Production des matériaux en fonte de fer

  • Matières premières: fonte brute, ferraille, déchets de fonderie, ferro-alliages
  • Processus de fonte: fours (cubilot, four à induction, four à arc)

Métaux non ferreux

  • Groupe de métaux purs et alliages, différents des alliages ferreux
  • Catégories: métaux lourds (cuivre, étain, zinc, nickel) et légers (aluminium, titane)

Matériaux en aluminium

  • Propriétés: faible masse volumique, bonne résistance, façonnage facile (soudage, coulage)

Alliages d'aluminium

  • Corroyés: résistance et légèreté
  • Utilisation: jantes de voitures

Alliages en aluminium

  • Fonte: moulage, résistance à la corrosion

Métaux lourds (cuivre et alliages)

  • Cuivre: haute conductivité thermique et électrique
  • Propriétés: malléabilité, dureté (après écrouissage)
  • Utilisation: lignes électriques, tubes de radiateurs

Alliages cuivre-étain (bronze), cuivre-zinc (laiton)

  • Bronze: résistant à l'usure, bon pour les roulements
  • Laiton: bonne résistance à la corrosion, facile à usiner

Alliages cuivre-nickel

  • Propriétés: résistance électrique stable, bonne conductivité électrique
  • Utilisation: résistances électriques

Matériaux frittés

  • Fabrication à partir de poudres métalliques comprimées et chauffées
  • Propriétés: légers, résistants, poreux
  • Exemples d'utilisation: filtres, roulements

Matériaux en céramique

  • Matériaux inorganiques, non métalliques
  • Propriétés: dureté, résistance aux températures élevées
  • Exemples d'utilisation : composants techniques, pièces de montage.

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Description

Ce quiz explore les techniques des matériaux en les classant par composition, notamment les métaux ferreux et non ferreux, ainsi que les matériaux composites. Testez vos connaissances sur les propriétés et les utilisations de divers matériaux, des aciers aux plastiques. Découvrez comment ces matériaux sont appliqués dans divers domaines, tels que l'ingénierie et l'architecture.

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