Pourquoi certains métaux résistent-ils à des environnements extrêmes alors que d'autres échouent ? Il est essentiel de comprendre les performances des matériaux métalliques pour choisir celui qui convient à votre application. Cet article explore les propriétés physiques, chimiques et mécaniques qui dictent le comportement des métaux dans diverses conditions. Plongez dans cet article pour en savoir plus sur des facteurs tels que l'élasticité, la résistance à la corrosion et la résistance à la traction, et découvrez comment ces propriétés influencent la sélection des matériaux dans les domaines de l'ingénierie et de la fabrication.
La sélection des matériaux est principalement basée sur la performance des matériaux métalliques.
Les propriétés des matériaux métalliques peuvent être classées en deux catégories : les performances de transformation et les performances de service.
La performance de service fait référence à la manière dont les pièces métalliques se comportent dans des conditions d'utilisation réelles.
Les performances des matériaux métalliques déterminent leur champ d'application.
Cette performance englobe les propriétés physiques, chimiques et mécaniques.
Les propriétés physiques d'un métal sont caractérisées par son comportement sous l'action physique de la force, de la chaleur, de la lumière et de l'électricité.
Voir le tableau 1 pour les principaux indicateurs de performance physique.
Tableau 1 propriétés physiques des métaux
| Nom et symbole | Formule de calcul ou méthode d'expression | Signification et description |
| Module d'élasticité E (MPa) |  Où ?σ - contrainte, MPa ; ξ - souche,% ; Charge de traction F, N ; Lo - longueur originale de l'échantillon, en mm ; S0 - surface de section originale de l'échantillon, mm² ; Δ L - allongement absolu, mm. | Dans le domaine de la déformation élastique, le rapport entre la contrainte et la déformation est appelé module d'élasticité, qui représente la capacité des matériaux à résister à la déformation élastique. La valeur numérique reflète la difficulté de la déformation élastique du matériau et est équivalente à la contrainte nécessaire pour que le matériau produise une déformation élastique unitaire. Pour les composants à faible déformation élastique requis dans les applications techniques, il convient de sélectionner des matériaux à module élastique élevé. Le module d'élasticité peut être mesuré par un essai de traction. |
| Module de cisaillement G (MPA) |  Où ? d。- Diamètre de l'échantillon, mm ; L0 - Longueur de la jauge de l'échantillon, mm ; Couple M, n - mm ; Φ- Angle de torsion, (°). | Dans le domaine de la déformation élastique, le rapport entre la contrainte de cisaillement et la déformation de cisaillement est appelé module de cisaillement. Il s'agit d'une constante matérielle qui représente la capacité d'un matériau à résister à la déformation par cisaillement. Dans les matériaux isotropes, il a la relation suivante avec le module d'élasticité E et le coefficient de Poisson : G = E / [2 (1 + V). L'essai de torsion est souvent utilisé en laboratoire pour déterminer le module de cisaillement des matériaux. |
| Rapport de Poisson v |  Où ? ξ1 - déformation longitudinale,% ; ξ2 - déformation transversale,%. | Sous l'action d'une contrainte axiale uniformément répartie et dans la limite proportionnelle de la déformation élastique, la valeur absolue du rapport entre la déformation transversale et la déformation longitudinale est appelée coefficient de Poisson, également connu sous le nom de coefficient de déformation transversale. Pour les matériaux isotropes, cette valeur est une constante dans le domaine de la limite proportionnelle de la déformation élastique. Au-delà de cette plage, cette valeur change en fonction de la contrainte moyenne et de la plage de contrainte utilisée, et n'est plus appelée coefficient de Poisson. Pour les matériaux anisotropes, il existe plusieurs coefficients de Poisson. Le coefficient de Poisson des matériaux courants en acier au carbone est compris entre 0,24 et 0,28. Le coefficient de Poisson a la relation suivante avec le module d'élasticité E et le module de cisaillement G:v=E/2G-1. |
| Densité ρ (t / m3) | Ρ=m/v Où ? m-masse de l'objet, t1; V - volume de l'objet, m3. | Représente la masse par unité de volume du métal. La densité des différents matériaux métalliques est différente, et la valeur de la densité du matériau est directement liée au poids et à la compacité des pièces qui en sont faites. |
| Point de fusion tR (℃) | – | La température à laquelle l'état cristallin et l'état liquide d'une substance coexistent en équilibre est appelée point de fusion. Le point de fusion du cristal est lié à la pression. Sous une certaine pression, le point de fusion du cristal est le même que le point de congélation. Le point de fusion est l'une des bases importantes pour la formulation des spécifications du processus de travail à chaud des matériaux. Pour les matériaux amorphes tels que le verre, il n'existe pas de point de fusion, mais seulement une plage de température de ramollissement. |
| Nom et symbole | Formule de calcul ou méthode d'expression | Signification et description |
| Capacité thermique spécifique C [J / (kg - K)] |  Où ? dQ / dT - capacité thermique, J / K ; m-masse, kg. | La chaleur absorbée par un objet par unité de masse par augmentation de 1 ℃ ou la chaleur libérée par diminution de 1 ℃ devient la capacité thermique spécifique de la substance. Il s'agit d'un paramètre de processus important pour formuler les spécifications du processus de traitement à chaud des matériaux. |
| Diffusion thermique a (m ²/ s）) |  Où ? λ - conductivité thermique, w / (m - K) ; Cp - la capacité thermique spécifique à pression constante, J / (kg - K) ; ρ- Densité, kg / m3. | Il s'agit d'une grandeur physique qui reflète la vitesse d'homogénéisation de la température dans un objet à température inégale et qui représente les caractéristiques de variation de la vitesse du processus de conduction thermique instable. |
| Conductivité thermique [W / (m - K)] |  Où ? q - densité du flux de chaleur, w / m2;dt / dn - le gradient de température dans la direction de la phase normale d'une interface, et le signe moins est la direction de la chute de température ; λ - conductivité thermique, W / (m - K). | Quantité physique caractérisant la conductivité thermique d'un matériau métallique. Lorsque la différence de température le long de l'unité de longueur de la direction du flux de chaleur est de 1°C par unité de temps, la chaleur admissible par unité de surface est appelée conductivité thermique du matériau. Les matériaux à forte conductivité thermique ont une bonne conductivité thermique ; Et vice versa. Il s'agit d'un indice de performance important pour mesurer la conductivité thermique des matériaux. |
| Coefficient de dilatation linéaire a (1 / K ou 1 / ℃) |  Où ?l2 - longueur après chauffage, mm ; l1 longueur originale, mm ; t2-t1 - différence de température, K ou ℃ ; Δl - longueur augmentée, mm. | Le rapport entre la longueur augmentée et la longueur originale devient le coefficient de dilatation linéaire lorsque la température du métal augmente de 1 ℃. Dans les différentes zones de température, le taux de dilatation linéaire des matériaux est différent. En général, la valeur donnée se réfère au coefficient de dilatation linéaire moyen d'une zone de température spécifique. Il s'agit d'un indice de performance permettant de mesurer la dilatation thermique des matériaux. Le matériau ayant un coefficient de dilatation linéaire élevé a une forte capacité de gonflement après chauffage ; Et vice versa. |
| Résistivité ρ （Q-m） |  Où ? R - résistance du conducteur, Q ; S - surface de la section transversale du conducteur, m2; l - longueur du conducteur, m. | La longueur est de 1m et la surface de la section transversale est de 1m². La valeur de résistance du conducteur est la résistivité, qui est un indicateur de la résistance du matériau lorsqu'il est traversé par le courant. Le matériau à forte résistivité présente une résistance élevée et une faible conductivité ; En revanche, la conductivité est bonne. |
| Conductivité y (s / M) |  Où ? 1 / R - conductivité, S ; S - surface de section du conducteur, m ²；. l - longueur du conducteur, m. | Lorsqu'un conducteur maintient un gradient de potentiel unitaire (c'est-à-dire une différence de potentiel), le courant qui traverse l'unité de surface est appelé conductivité. Il s'agit d'une grandeur physique qui reflète la relation entre le champ électrique et la densité de courant dans le conducteur. C'est un indicateur qui permet de mesurer la conductivité du conducteur. Elle est réciproque à la résistivité. Parmi les métaux, l'argent a la meilleure conductivité, et sa conductivité est spécifiée à 100%. Le pourcentage obtenu en comparant d'autres matériaux métalliques avec l'argent est la conductivité du matériau. |
| Perte de fer P (w / kg) | En général, la perte unitaire d'un noyau de fer sous une fréquence de courant alternatif de 50 Hz peut être directement déterminée à partir de la courbe de perte spécifique (c'est-à-dire la perte unitaire de fer) ou de la fiche technique du matériau. | La puissance consommée par le matériau du noyau de fer du moteur ou du transformateur par unité de poids sous l'action du champ magnétique alternatif est appelée perte du noyau de fer, ou perte de fer en abrégé. Elle comprend la perte par hystérésis, la perte par courant de Foucault et la perte résiduelle. L'utilisation de matériaux à faible perte de fer permet de réduire la perte totale des produits et d'améliorer leur efficacité. |
| Perméabilité P (H / M) |  Où ?B - force d'induction magnétique, T ; H - intensité du champ magnétique, A/ m. | Le rapport entre l'intensité de l'induction magnétique et l'intensité du champ magnétique est appelé perméabilité. Il s'agit d'un indice de performance permettant de mesurer la difficulté d'aimantation des matériaux magnétiques. Plus la perméabilité est élevée, plus le matériau est facilement magnétisé. Pour les matériaux magnétiques tels que le fer et l'acier, la perméabilité n'est pas une valeur fixe, mais dépend des propriétés du fer et de l'acier et du degré de saturation magnétique. En fonction de la perméabilité, les matériaux magnétiques sont généralement divisés en deux catégories : les matériaux magnétiques doux (avec une valeur p de dizaines de milliers, voire de millions) et les matériaux magnétiques durs (avec une valeur d'environ 1). |
| Nom et symbole | Formule de calcul ou méthode d'expression | Signification et description |
| Intensité de l'induction magnétique B（T） |  Où ?F - force du champ magnétique, N ; I-intensité du courant, A ; l - longueur du conducteur, m. | L'intensité de l'induction magnétique en un point donné du champ magnétique est égale au rapport entre la force du champ magnétique sur le fil électrifié placé en ce point perpendiculairement à la direction du champ magnétique et le produit de l'intensité du courant dans le fil et de la longueur du fil. Il s'agit d'une grandeur physique caractérisant l'intensité et la direction du champ magnétique et d'un indice de performance de poids pour mesurer la force magnétique des matériaux magnétiques. L'utilisation de matériaux ayant une force d'induction magnétique élevée permet de réduire le volume du noyau de fer, de réduire le poids du produit, d'économiser le conducteur et de réduire la perte causée par la résistance du conducteur. |
| Force coercitive Ho (A / m) | – | La force coercitive est un indice de performance qui permet de mesurer la capacité de démagnétisation et de rétention magnétique des matériaux magnétiques. Une fois que le matériau magnétique a été magnétisé une fois et que l'intensité du champ magnétique a été supprimée, l'intensité de l'induction magnétique ne disparaît pas et une certaine intensité résiduelle de l'induction magnétique, c'est-à-dire un magnétisme résiduel, subsiste. Cette propriété est appelée force coercitive. La valeur absolue du champ magnétique inverse appliqué pour éliminer la force d'induction ferromagnétique est la force coercitive du ferromagnétique ou simplement la force coercitive. Pour les matériaux magnétiques doux, plus la coercivité est faible, mieux c'est ; Pour les matériaux magnétiques durs, plus la coercivité est élevée, mieux c'est. |
La propriété chimique de matériaux métalliques est définie comme la résistance des matériaux métalliques à l'attaque chimique par diverses substances corrosives, à la fois à température ambiante et à haute température.
La principale caractéristique des matériaux métalliques en termes de propriétés chimiques est leur résistance à la corrosion.
La résistance à la corrosion désigne la capacité des matériaux métalliques à résister aux effets néfastes des éléments corrosifs présents dans leur environnement.
La corrosion chimique se produit lorsqu'il y a une interaction chimique directe entre le métal et son environnement.
Elle englobe à la fois la corrosion des gaz et la corrosion des métaux dans les milieux non électrolytiques.
Ce type de corrosion se caractérise par l'absence de courant électrique pendant le processus de corrosion et la formation de produits de corrosion à la surface du métal.
Un exemple de corrosion chimique est la rouille du fer pur, qui est causée par la réaction de la vapeur et du gaz dans l'eau ou à des températures élevées.
La corrosion électrochimique est un type de corrosion qui se produit lorsque le métal entre en contact avec des solutions électrolytiques, telles que des acides, des alcalis et des sels.
Ce type de corrosion se caractérise par la génération d'un courant électrique (appelé "effet de micro-cellule") pendant le processus de corrosion et la formation de produits de corrosion (rouille) qui ne se déposent pas directement sur la surface du métal, mais plutôt à une certaine distance de l'anode métallique.
La cause de la corrosion électrochimique est généralement liée au potentiel de l'électrode du métal.
Par rapport à la corrosion chimique, le processus de corrosion électrochimique est plus complexe et ses conséquences sont plus graves.
La majorité des dommages causés par la corrosion aux matériaux métalliques sont dus à ce type de corrosion.
Tableau 2 : Types de corrosion des métaux les plus courants
| Type de corrosion | Signification et caractéristiques |
| Attaque uniforme [corrosion] | La corrosion uniforme désigne le phénomène selon lequel les réactions chimiques ou électrochimiques se produisent uniformément sur l'ensemble de la surface exposée ou sur une grande surface de matériaux métalliques, et le métal s'amincit macroscopiquement. Elle est également appelée corrosion générale ou corrosion continue. Cette corrosion est répartie uniformément sur les surfaces intérieures et extérieures de l'ensemble du métal, ce qui réduit la surface et finit par détruire les parties sollicitées. Il s'agit de la forme de corrosion la plus courante de l'acier, qui est moins dommageable et a peu d'impact sur les propriétés mécaniques du métal. |
| Corrosion intergranulaire | Le phénomène de corrosion le long de la limite des grains métalliques est appelé corrosion intergranulaire. Ce type de corrosion se produit dans le métal le long du bord du grain, ce qui constitue la corrosion la plus dangereuse dans les matériaux métalliques. Après la corrosion intergranulaire, les dimensions globales du métal sont pratiquement inchangées et la plupart d'entre elles peuvent encore conserver leur éclat métallique. Cependant, la résistance et la ductilité du métal diminuent, des fissures apparaissent à la surface après le pliage à froid et, dans les cas les plus graves, la sonorité du métal est perdue. L'examen métallographique de la section révèle que la corrosion locale se produit à la limite du grain ou dans la zone adjacente, que le grain se détache même et que la corrosion se propage le long de la limite du grain, ce qui est plus uniforme. |
| Corrosion sélective | Le phénomène de corrosion sélective d'un élément ou d'une structure d'un alliage au cours du processus de corrosion est appelé corrosion sélective. Les alliages non ferreux, la fonte et l'acier inoxydable peuvent subir une corrosion sélective. |
| Fissuration par corrosion sous contrainte | Le phénomène de fissuration fragile du métal sous l'action combinée d'une contrainte de traction permanente (y compris la charge externe, la contrainte thermique), contrainte résiduelle après traitement à froid et à chaud et soudage) et un milieu de corrosion spécifique est appelé corrosion fissurante sous contrainte. Lorsque la fissuration par corrosion sous contrainte se produit dans un métal, la base de la fissure de corrosion se transforme en fracture. Le point de départ de la fissure est souvent le petit trou de la corrosion ponctuelle et le fond de la fosse de corrosion. La propagation des fissures comprend trois types : le long de la limite du grain, à travers le grain et mixte. Les fissures principales sont généralement perpendiculaires à la direction de la contrainte, et la plupart d'entre elles ont des ramifications. L'extrémité de la fissure est vive, le degré de corrosion de la paroi interne de la fissure et de la surface externe du métal est généralement très faible, et la vitesse d'expansion de l'extrémité de la fissure est très rapide. La fracture présente les caractéristiques d'une fracture fragile, ce qui est très dommageable. |
| Fatigue due à la corrosion | Le phénomène d'endommagement du métal causé par l'action combinée d'un milieu corrosif et d'une contrainte alternée ou pulsée est appelé fatigue par corrosion. Il se caractérise par la formation de piqûres de corrosion et d'un grand nombre de fissures, de sorte que la limite de fatigue du métal n'existe plus. La fatigue due à la corrosion a généralement plusieurs sources de fissures. La plupart des fissures sont transgranulaires et généralement non ramifiées. Les extrémités des fissures sont relativement pures. La plupart des fractures sont recouvertes de produits de corrosion et une petite partie est fragile. Le principal moyen d'éliminer cette corrosion est d'éliminer à temps les contraintes subies par le métal. |
| Corrosion par piqûres | La majeure partie de la surface du métal ne se corrode pas ou très peu, mais il y a des trous de corrosion localement, et le phénomène de corrosion qui se développe en profondeur est appelé corrosion ponctuelle. Ce type de corrosion se concentre sur une petite zone de la surface du métal, se développe rapidement en profondeur et finit par pénétrer le métal. Il s'agit d'une sorte de dommage corrosif très préjudiciable. Elle se produit souvent dans un milieu statique et se développe généralement dans le sens de la gravité. |
| Erosion Corrosion | Le fluide corrosif s'écoule relativement avec la surface métallique, en particulier lorsque le courant de Foucault se produit et que le fluide change brusquement de direction. Le fluide ne provoque pas seulement une érosion mécanique et la destruction des produits de corrosion générés à la surface du métal, mais il provoque également une réaction chimique ou électrochimique avec le métal nu pour accélérer la corrosion du métal, ce que l'on appelle la corrosion par usure. Lorsque la corrosion par usure se produit, le métal est séparé de la surface du métal sous forme de produits de corrosion plutôt que sous forme de poudre métallique solide comme dans le cas de l'usure mécanique pure, et la surface du métal apparaît souvent avec des rainures directionnelles, des canaux, des ondulations, des trous ronds et d'autres formes de corrosion. |
| Fragilisation par l'hydrogène | La fragilisation par l'hydrogène est une rupture fragile causée par la réduction de la résistance des matériaux métalliques en raison de l'interaction entre l'hydrogène et le métal pendant la corrosion. Il est le résultat de l'interaction entre l'hydrogène et le stress. L'hydrogène produit par la corrosion existe généralement à l'état atomique et se concentre dans le métal le long du joint de grain jusqu'à la zone de concentration de contrainte bidimensionnelle maximale. Dès qu'il y a une chance, des molécules peuvent se former, et d'énormes stress interne peut être généré dans le métal, entraînant une rupture fragile du matériau. La fracture due à la fragilisation par l'hydrogène peut être intergranulaire ou transgranulaire. Le phénomène de bifurcation de la fissure de fragilisation par l'hydrogène est beaucoup plus faible que celui de la corrosion sous contrainte, et décarburation s'accompagne de la fissure. |
La vitesse de corrosion est la vitesse à laquelle un matériau subit une corrosion uniforme, déterminée en mesurant la variation de poids d'un échantillon dans un milieu d'essai sur une période de temps donnée.
Elle peut être exprimée comme la perte de masse par unité de temps et par unité de surface, et peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
Où ?
La vitesse de corrosion peut également être exprimée en termes de profondeur de corrosion annuelle (R). La relation entre R et K (une constante) est la suivante :
Où ?
Tableau 3 Classification et degré de résistance à la corrosion des matériaux métalliques
| Numéro de classe | Nom de la classification : | Niveau | Profondeur de corrosion annuelle (mm / a) |
| I | Très forte résistance à la corrosion | 1 | ≤0.001 |
| II | Forte résistance à la corrosion | 23 | 0.001~0.0050.005~0.01 |
| III | Forte résistance à la corrosion | 45 | 0.01~0.050.05~0.10 |
| IV | Forte résistance à la corrosion | 67 | 0.10~0.500.50~1.0 |
| V | Faible résistance à la corrosion | 89 | 1.0~5.05.0~10.0 |
| VI | Résistance à la corrosion extrêmement faible | 10 | >10 |
Les propriétés mécaniques des matériaux font référence à leurs caractéristiques sous diverses charges externes, telles que la tension, la compression, la flexion, la torsion, l'impact et les contraintes alternées, et dans différents environnements, tels que la température, le milieu et l'humidité.
Le comportement des métaux dans ces conditions peut varier considérablement, en raison des différents modes d'application de la charge et des changements complexes de l'environnement et du milieu, ce qui a donné lieu à un large éventail de recherches dans le domaine de l'environnement. propriétés mécaniques des métaux les matériaux.
Ce domaine a évolué pour devenir un domaine interdisciplinaire entre la métallurgie et la mécanique des matériaux.
Les composants métalliques sont généralement caractérisés par divers paramètres mécaniques, tels que la contrainte, la déformation et l'énergie d'impact, et les valeurs critiques ou spécifiées de ces paramètres sont appelées indices de performance mécanique des matériaux métalliques, y compris l'indice de résistance, l'indice de plasticité et l'indice de ténacité.
Voir le tableau 4 pour les propriétés mécaniques des métaux.
Tableau 4 propriétés mécaniques du métal
| Nom et symbole | Signification et description |
| Résistance à la traction Rm (MPa) | La contrainte maximale caractérisant la résistance des matériaux métalliques à l'usure. rupture par traction est appelée résistance à la traction, également connue sous le nom de limite de résistance, qui peut être mesurée par un essai de traction. Pour les matériaux plastiques, elle représente la résistance à la déformation uniforme maximale du matériau et ne représente pas la véritable résistance à la rupture du matériau ; Pour les matériaux fragiles avec peu ou pas de déformation plastique, la résistance à la rupture directe du matériau peut être reflétée. |
| Résistance à la compressionσbc (MPa) | La contrainte maximale caractérisant la résistance des matériaux métalliques à une charge de compression sans rupture est appelée résistance à la compression, également connue sous le nom de résistance à la compression, qui peut être mesurée par un essai de compression. Pour les matériaux fragiles ou peu plastiques, la rupture se produit sous pression et la résistance à la compression a une valeur définie ; Pour les matériaux plastiques, la rupture fragile ne se produit pas pendant la compression, et la résistance à la compression à ce moment-là peut être définie par la contrainte de compression nécessaire pour produire une certaine déformation de compression. |
| Résistance à la flexion cm σbb(MPa) | La capacité des matériaux métalliques à résister à la rupture de la surface d'action du moment de flexion est appelée résistance à la flexion, également connue sous le nom de résistance à la flexion, qui peut être mesurée par l'essai de flexion. Pour les matériaux fragiles, la résistance à la flexion peut être mesurée si la fracture se produit pendant la flexion ; Pour les matériaux plastiques, l'échantillon ne se cassera pas lors de la flexion, de sorte que l'essai de flexion n'est utilisé que pour comparer la capacité de déformation plastique de divers matériaux dans certaines conditions de flexion ou pour identifier la qualité de la surface des pièces. |
| Résistance à la torsion ζb (MPa) | La capacité des matériaux métalliques à résister à un couple sans défaillance est appelée résistance à la torsion, également connue sous le nom de résistance à la torsion, qui peut être mesurée par un essai de torsion. |
| Résistance au cisaillementζ (MPa) | La capacité de matériau métallique pour résister à une charge de cisaillement sans rupture est appelée résistance au cisaillement. Pour les matériaux fragiles, elle peut être mesurée directement par un essai de cisaillement. Pour les matériaux plastiques, en raison de la déformation plastique importante pendant le cisaillement, elle est mesurée par un essai de torsion. |
| Limite d'élasticité Rp0.2Résistance à l'élasticité conditionnelleRp0.2（MPa） | Il représente la capacité des matériaux métalliques à résister à la déformation plastique. Lorsque des matériaux métalliques sont soumis à une charge de traction, le phénomène selon lequel la charge n'augmente pas mais la déformation continue d'augmenter s'appelle la limite d'élasticité. La contrainte à laquelle la déformation se produit est appelée limite d'élasticité. La contrainte maximale avant la première chute de la limite d'élasticité est la limite supérieure d'élasticité ; Lorsque l'effet transitoire initial n'est pas pris en compte, la contrainte minimale au stade de la limite d'élasticité est la suivante point de rendement inférieur. Pour le matériau dont la limite d'élasticité est évidente, la limite d'élasticité est égale à la contrainte correspondant à la limite d'élasticité ; Pour les matériaux sans limite d'élasticité évidente, la contrainte lorsque la déformation plastique est de 0,2% est spécifiée comme la limite d'élasticité conditionnelle. |
| Vitesse de fluageξVitesse de fluage en régime permanentξk (% / h) | Sous l'action à long terme d'une certaine température et d'une certaine contrainte, le phénomène de déformation plastique lente des matériaux métalliques avec l'extension du temps est appelé fluage. La quantité de déformation par unité de temps, c'est-à-dire la pente de la courbe de fluage, est appelée vitesse de fluage. |
| Limite de fluage (σV)（MPa） | La capacité d'un matériau métallique à résister à la déformation. Elle peut être divisée en limite de fluage physique et limite de fluage conditionnelle. La limite de fluage physique fait référence à la capacité des matériaux métalliques à ne pas subir de déformation finale à une certaine température. Il est évident que la limite physique de fluage dépend de la capacité de déformation minimale qui peut être déterminée par l'équipement d'essai de déformation. La limite conditionnelle de déformation est couramment utilisée en ingénierie. Il s'agit de la contrainte qui fait que le matériau métallique produit la vitesse de fluage spécifiée à une température donnée ou la déformation plastique totale spécifiée dans un temps donné. |
| Allongement après rupture (A)（%） | L'indice caractérisant la capacité de déformation plastique des matériaux métalliques peut être déterminé par un essai de traction. Le pourcentage de l'allongement réel de la partie de l'échantillon située à la distance de la jauge après rupture et de la distance de la jauge d'origine est appelé l'allongement après rupture, exprimé par A. L'allongement après rupture de l'échantillon circulaire dont la longueur de jauge est 10 fois le diamètre et de l'échantillon à section rectangulaire dont l= 11,3 √ s (s est la surface de la section transversale de l'échantillon) est enregistré comme A11.3 ; Pour l'échantillon cylindrique avec l = 5d0 et l'échantillon de section rectangulaire avec l = 5,65 √ s, l'allongement après rupture est noté A. Plus la valeur A est élevée, meilleure est la plasticité du matériau. |
| Réduction de la surface (Z)（%） | L'indice caractérisant la capacité de déformation plastique des matériaux métalliques peut être déterminé par un essai de traction. Après l'arrachage de l'échantillon, le pourcentage de la réduction maximale de la surface de la section transversale au niveau du rétrécissement et de la surface de la section transversale d'origine est appelé la réduction de la surface, exprimée par Z. Plus la valeur Z est élevée, plus la plasticité du matériau est bonne. |
| Nom et symbole | Signification et description |
| Plasticité durable σ （%） | Elle est caractérisée par l'allongement A et la réduction de la surface Z de l'échantillon après la rupture par fluage. Il reflète les propriétés plastiques des matériaux sous l'action à long terme de la contrainte thermique et constitue un indice important pour mesurer la fragilité des matériaux par fluage. |
| Solidité | Il s'agit d'un indice de performance global de la résistance et de la plasticité des matériaux métalliques qui caractérise la capacité des matériaux métalliques à absorber l'énergie pendant la déformation plastique et la propagation des fissures avant la rupture. Les principaux paramètres caractérisant la ténacité des matériaux sont l'énergie d'absorption de l'impact, la ténacité de l'impact, la température de transition fragile, la température de transition non plastique et la ténacité à la rupture. |
| Énergie d'absorption de l'impact KV, KU (J) | L'échantillon d'entaille en forme de V ou de U de forme et de taille spécifiées est utilisé. Sous la force de l'essai d'impact, l'énergie nécessaire pour générer deux nouvelles surfaces libres et une partie de la déformation plastique du volume au cours d'une fracture est l'énergie d'absorption de l'impact. Plus la valeur est élevée, plus la ténacité du matériau est grande et plus la résistance aux chocs est importante. |
| Résistance aux chocs Akv（J/cm2） | Caractérise la capacité des matériaux métalliques à résister aux dommages causés par les chocs. Le quotient de l'énergie d'absorption d'impact obtenue au cours de l'essai d'impact divisé par la surface de la section transversale au fond de l'entaille de l'éprouvette est la ténacité du matériau. Elle est souvent utilisée pour montrer la sensibilité de l'échantillon à l'entaille et pour vérifier la fragilité à froid, la fragilité à chaud et la fragilité à chaud du matériau, mais la valeur est facilement affectée par la forme et la taille de l'entaille, l'accélération, la température et d'autres facteurs. Les valeurs de résistance aux chocs de différentes formes et tailles ne peuvent pas être directement comparées entre elles. |
| Température de transition fragile FTP (température de transition de rupture plastique)FTE (température de transition de rupture élastique)Fatt (température de transition de la morphologie de la nouvelle bouche)NDT (température de transition sans plastique)（℃） | Lorsque la température diminue, la plage de température dans laquelle le matériau métallique passe de l'état ductile à l'état fragile est appelée température de transition fragile ou température de transition ductile-fragile. Au-dessus de la plage de température de transition fragile, le matériau métallique est dans un état ductile et le mode de rupture est principalement ductile ; En dessous de la plage de température de transition fragile, le matériau se trouve dans un état fragile, et la forme de fracture est principalement une fracture fragile (telle qu'une fracture par clivage). La température de transition fragile existe généralement dans les matériaux à réseau BCC et à structure hexagonale serrée. Pour les matériaux cubiques à faces centrées, il n'y a pas de température de transition de fragilité car ils restent ductiles à la température de l'ammoniac liquide. Outre les facteurs tels que la taille de l'échantillon, le mode et la vitesse de chargement, il est également lié à la méthode d'expression. Des matériaux différents ne peuvent être comparés que dans les mêmes conditions. Dans les applications techniques, afin d'éviter la rupture fragile des composants, il convient de choisir des matériaux dont la température de transition fragile est inférieure à la température limite inférieure de fonctionnement des composants. Pour les matériaux contenant de nombreux éléments impurs tels que N, P, As, Bi et Sb, la fragilisation et la fragilité à chaud peuvent survenir au cours d'un fonctionnement à long terme, la température de transition de fragilité augmentant avec l'allongement de la durée de fonctionnement. Ces dernières années, la température de transition fragile et l'augmentation de la température de transition fragile sont devenues l'un des indices d'évaluation de la qualité de l'eau. propriétés des matériaux de composants. |
| dureté | Indice de propriété mécanique qui représente la dureté et la souplesse relatives d'un matériau métallique. Trois méthodes sont couramment utilisées pour la détermination : la méthode de pressage, la méthode dynamique et la méthode de grattage. La dureté d'indentation représente la capacité des matériaux métalliques à résister à la déformation plastique ; La dureté dynamique représente le travail de déformation du matériau ; La dureté à la rayure représente la capacité d'un matériau à résister au ponçage. Plus la dureté des matériaux métalliques généraux est élevée, plus la résistance est grande, plus la résistance à l'usure est élevée, et plus la plasticité et la ténacité sont mauvaises. |
| Dureté Brinell HBHBS (bille en acier)HBW (bille en alliage dur) | Il a été proposé pour la première fois par le suédois J.A. Brinell. La dureté Brinell est mesurée par la méthode de pressage, et la bille d'acier trempé ou la bille d'aluminium est mesurée par la méthode de pressage. alliage dur La bille est pressée sur la surface métallique. Le quotient obtenu en divisant la surface d'indentation par la charge appliquée à la bille d'acier est la valeur de dureté Brinell HB du métal. Lorsque le pénétrateur est une bille en acier (applicable à HB < 450), la dureté Brinell est représentée par HBS ; lorsque le pénétrateur est une bille en alliage dur (applicable à hb650), elle est représentée par HBW. |
| Dureté Rockwell HRHRA HRB HRC | L'Américain S.P. Rockwell a proposé la méthode de pression pour mesurer la dureté Rockwell. En utilisant un cône de diamant avec un angle de 120 ou une bille d'acier d'un diamètre de 1,588 mm comme pénétrateur, appuyez d'abord sur la charge initiale F0 dans la surface de l'éprouvette, puis appliquer la charge principale F1Après un certain temps, retirer la charge principale, mesurer la profondeur d'indentation résiduelle sous la charge initiale et calculer la valeur de dureté en fonction de la profondeur d'indentation. En fonction de la combinaison de différents types de pénétrateurs et de charges, la dureté Rockwell peut obtenir une variété d'échelles de dureté, y compris HRA, HRB et HRC. |
| Dureté Vickers HV | Proposée par Vickers, UK, la dureté Vickers a été mesurée par la méthode d'enfoncement. Le pénétrateur est une pyramide carrée en forme de diamant avec un angle relatif de 136. Il est pressé sur la surface de l'échantillon sous l'action de la charge F, puis la surface de l'empreinte est calculée en fonction de la longueur moyenne de la diagonale de l'empreinte. Le quotient obtenu en divisant le produit de l'indentation par la charge est la valeur de dureté Vickers. |
| Nom et symbole | Signification et description |
| Dureté Shore (HS) | L'Américain A.F. Shore a proposé que la dureté shore soit mesurée par la méthode de la charge dynamique, et que le diamant ou la bille d'acier d'un poids et d'une forme spécifiés soient indentés. Après être tombé de la hauteur spécifiée ho sur la surface de l'éprouvette, il rebondit sous l'effet de l'énergie de déformation élastique du métal testé. La valeur de dureté calculée en fonction de la valeur de rebond H est la valeur de dureté shore HS. |
| Dureté dynamique Brinell HB | L'appareil d'essai de dureté Brinell à marteau manuel est couramment utilisé pour mesurer la dureté Brinell par la méthode de chargement dynamique. Placer une bille d'acier de diamètre d entre la barre de dureté standard (valeur de dureté HB) et la pièce testée, frapper avec un marteau, mesurer le diamètre de l'empreinte de la barre standard et de la pièce testée, et calculer la valeur de dureté Brinell. |
| Dureté Mohs | German F. Mohs a proposé que la dureté soit mesurée par la méthode de la rayure, et que 10 matériaux de référence ayant des duretés et des souplesses différentes soient utilisés pour être comparés au matériau testé afin de déterminer la valeur de dureté du matériau. |
| Ténacité à la rupture par déformation plane K I C(N / mm3 / 2) | KI est la valeur critique du facteur d'intensité des contraintes KI mesurée selon la méthode d'essai standard. Il représente la capacité du matériau à résister aux fissures et constitue un indice quantitatif pour mesurer la ténacité du matériau. I fait référence à la pointe de la fissure en mode I dans un état de déformation plane. |
| Déplacement de l'ouverture de la fissure (COD)（mm） | Il s'agit du déplacement d'ouverture de la pointe de la fissure d'origine lorsque le matériau élastique est soumis à une charge de type J (type ouvert), qui est une mesure indirecte de l'intensité du champ de contrainte et de déformation à la pointe de la fissure du matériau élastique-plastique. Lorsque le déplacement d'ouverture de la fissure σ atteint une certaine valeur critique, la fissure commence à s'étendre. Les valeurs COD d'initiation de fissure ou d'instabilité mesurées lors de l'essai peuvent être utilisées pour l'évaluation de la sécurité des structures d'ingénierie. Avec la même taille d'échantillon, la valeur mesurée de la DCO peut être utilisée pour l'évaluation relative de la qualité du matériau et du processus. |
| Résistance à la rupture ductile JIC (N / mm) | L'intégrale J est une expression mathématique de l'intégrale de ligne d'une surface de la fissure à l'autre surface autour de la pointe de la fissure. Il est utilisé pour caractériser la force du champ de contrainte et de déformation dans la zone du front de la fissure. Certaines de ses valeurs caractéristiques peuvent être utilisées pour mesurer la résistance à la rupture des matériaux. La ténacité intrinsèque JIC est proche de la valeur de J lorsque la fissure commence à s'étendre, et est une estimation technique de J lorsque la fissure commence à s'étendre régulièrement. |
| Taux de croissance des fissures de fatigue da/ dN (mm / cercle) | Les mécanique des fractures est utilisé pour décrire la distance de la fissure de fatigue se propageant dans la direction perpendiculaire à la contrainte de traction à chaque cycle dans la phase de propagation critique de la compression. La vitesse de propagation des fissures de fatigue est exprimée en da/ dN. Elle dépend principalement de la plage du facteur d'intensité de contrainte △ K. |
| Taux de croissance des fissures de corrosion sous contrainte da / dt(mm / cycle) | Les paramètres de la mécanique de la rupture sont utilisés pour décrire la loi de propagation des fissures de l'échantillon avec des fissures sous charge statique dans le milieu. |
| Valeur seuil de croissance des fissures de fatigue△Kth（N/mm3/2） | Dans l'essai de fatigue, la plage du facteur d'intensité de contrainte correspondant au taux de croissance de la fissure de fatigue approchant zéro ou s'arrêtant est △ Kth. La norme stipule que lorsque da / dN = 107 mm / semaine, le △ K correspondant est le △ kth. |
| Résistance à la relaxation (MPa) | Si la déformation totale de l'échantillon ou de la pièce est maintenue constante à une température donnée, son changement élastique se transformera continuellement en déformation plastique avec l'allongement du temps, et le processus de réduction de la contrainte est appelé relaxation. La courbe d'évolution de la contrainte en fonction du temps est la courbe de relaxation de la contrainte. La courbe est divisée en deux étapes. Dans la première phase, le stress diminue fortement avec le temps ; Dans la deuxième phase, la contrainte diminue lentement et finit par ne plus diminuer. Par conséquent, la valeur extrême de la chute des contraintes résiduelles de la deuxième phase est définie comme la limite de relaxation ; En ingénierie, la contrainte résiduelle qui atteint un certain délai de conception est appelée résistance à la relaxation. Il s'agit d'une base importante pour la sélection des matériaux des composants fonctionnant dans des conditions détendues. |
| Sensibilité à l'encoche | L'entaille sur l'échantillon ou le composant métallique provoque un état de contrainte de traction bidimensionnelle inégale et génère une concentration de contraintes, ce qui est propice à une rupture fragile. Sous l'effet de l'entaille, le matériau a tendance à subir une rupture fragile précoce, ce qui correspond à la sensibilité à l'entaille. La sensibilité de l'encoche de fonte grise est inférieur à celui de l'acier. La sensibilité à l'entaille de l'acier à haute teneur en carbone ou à teneur moyenne en carbone soumis à une trempe et à un revenu à basse température est plus élevée que celle de l'acier recuit ou de l'acier à haute teneur en carbone. trempé et revenu l'acier. |
| Sensibilité de l'encoche qJ sous charge statique | Il s'agit d'un indice de performance permettant de mesurer la tendance à la fragilisation d'un matériau sous une charge statique de tension ou de flexion. Cet indice peut constituer une base technique importante pour la sélection des pièces de boulonnerie et la détermination de leur technologie de traitement à froid et à chaud. |
| Sensibilité à l'entaille de fatigue q | Caractérisé le degré de résistance à la fatigue en raison de l'existence d'une surface d'entaille à la surface du matériau. Fonte griseq = 0, insensible à l'entaille ; acier de résistance moyenne, q = 0,4 ~ 0,5 ; acier à haute résistance (σb = 1200 ~ 1400MPa), q = 0,6 ~ 0,8. |
| Nom et symbole | Signification et description |
| Coefficient d'amortissement des vibrations σ | Même si un objet en état de vibration libre est placé dans le vide, son énergie vibratoire sera progressivement convertie en énergie thermique et sera consommée. Ce phénomène de consommation d'énergie vibratoire causé par des raisons internes est appelé frottement interne. La capacité des matériaux métalliques à absorber l'énergie des vibrations par frottement interne et à la convertir en énergie thermique est appelée amortissement des vibrations. L'amortissement des vibrations est exprimé par le coefficient d'amortissement des vibrations σ. Plus σ est grand, plus l'amortissement des vibrations est élevé. |
| Fatigue | Sous l'action à long terme d'une contrainte ou d'une déformation cyclique, les matériaux, les pièces ou les structures se fissurent au niveau de certaines parties faibles ou de certaines parties où se concentrent les contraintes, jusqu'à la rupture. |
| Fatigue à cycle élevé | Défaillance par fatigue avec de faibles contraintes (inférieures à la limite d'élasticité du matériau) et une longue durée de vie (généralement supérieure à 105 cycles). Elle se caractérise par une sensibilité soudaine et très locale aux défauts des piles et à la concentration des contraintes. |
| Fatigue oligocyclique | Sous l'action d'une déformation cyclique (la contrainte dépasse la limite d'élasticité du matériau), la fatigue dont le cycle est généralement inférieur à 105 Le temps est également appelé fatigue de déformation ou fatigue plastique. L'essai de fatigue oligocyclique est généralement réalisé dans des conditions de déformation constante contrôlée, et la boucle d'hystérésis contrainte-déformation du matériau est principalement produite par la déformation plastique. |
| Fatigue à haute température | Le phénomène de défaillance des matériaux soumis à des températures élevées et à des contraintes ou déformations cycliques est appelé fatigue à haute température. Par haute température, on entend généralement une température supérieure à la température de fluage du matériau (la température de fluage est d'environ 0,3Tm ~ 0,5Tm, Tm étant la température du point de fusion exprimée en température absolue) ou supérieure à la température de recristallisation. |
| Fatigue thermique | Défaillance par fatigue causée par une contrainte thermique ou un cycle de déformation thermique dû à un changement de température est appelée fatigue thermique, qui est également le résultat d'une accumulation progressive de dommages dus à la déformation plastique et peut être considérée comme une fatigue oligocyclique sous l'effet d'un changement de cycle de température. |
| Fatigue due à la corrosion | La fatigue causée par un milieu corrosif et une contrainte cyclique ou une déformation cyclique est appelée fatigue par corrosion. Il n'y a pas de section horizontale sur la courbe de durée de vie sous contrainte, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de limite de fatigue de durée de vie infinie. |
| fatigue de contact | La fatigue des pièces sous l'action répétée d'une pression de contact élevée est appelée fatigue de contact. Après plusieurs cycles de contrainte, de petits morceaux ou de petites pièces de métal se détachent dans la zone locale de la surface de travail de la pièce, formant des piqûres ou des creux. |
| Abrasion | Une série d'interactions mécaniques, physiques et chimiques se produisent sur la surface de frottement de la pièce de la machine en raison du frottement pendant le fonctionnement de la pièce de la machine, ce qui entraîne des changements dimensionnels, des pertes et même la destruction de la surface de la pièce de la machine, ce que l'on appelle l'usure. |
| Usure par oxydation | Lorsque la surface de la machine se déplace relativement (qu'il s'agisse d'un frottement de roulement ou d'un frottement de glissement). Pendant la déformation plastique, aucun nouveau film d'oxyde n'est séparé de la surface du métal en raison de la destruction continue du film d'oxyde formé au point de contact du frottement et de la formation du nouveau film d'oxyde. Processus par lequel les pièces sont progressivement usées par frottement. L'usure par oxydation peut se produire à différentes pressions spécifiques (pressions par unité de surface) et vitesses de glissement. Lorsque la vitesse d'usure est inférieure à 0,10,5μm/h, la surface est brillante et les lignes de meulage extrêmement fines sont réparties uniformément. |
| Usure de la morsure | L'usure occlusale fait référence à la destruction du film d'oxyde à certains points de friction sur les surfaces de deux paires de pièces de meulage, formation du métal La résistance de ces points de liaison est souvent supérieure à celle du métal de base. Au cours du mouvement relatif qui s'ensuit, les dommages se produisent dans la zone où la résistance est faible. À ce moment-là, les copeaux métalliques sont coincés et tirés vers le bas, ou la surface de la pièce de la machine est abrasée par le point de jonction renforcé. Ce type d'usure est appelé usure par morsure. Ce type d'usure ne se produit qu'en cas de frottement de glissement. Sous l'effet d'une pression spécifique élevée et d'une faible vitesse de glissement, la surface de la pièce de la machine présente de graves cicatrices de frottement. |
| Usure thermique | En raison de la grande quantité de chaleur générée par le frottement, l'huile lubrifiante se détériore et le métal de surface est chauffé jusqu'à la température de ramollissement. Une adhérence locale du métal se produit au point de contact, et les grosses particules de métal se détachent, voire fondent. L'usure thermique se produit généralement lors du frottement de glissement, ou sous une pression spécifique importante et une vitesse de glissement élevée (par exemple, V > 3-4 m / s), la surface de la pièce de la machine est recouverte de déchirures et d'éraflures. |
| Usure abrasive | Sous l'effet du frottement de glissement, des particules abrasives dures (particules abrasives provenant de l'extérieur ou débris décollés de la surface) se trouvent dans la zone de frottement de la surface de la pièce de la machine, provoquant une déformation plastique locale de la surface de rectification, l'incrustation des particules abrasives et la coupe par les particules abrasives, de sorte que la surface de rectification s'use progressivement. L'usure abrasive peut se produire à différentes pressions spécifiques et vitesses de glissement. |
| Nom et symbole | Signification et description |
| Montant de l'usure (valeur d'usure) | L'indice d'usure est un indice permettant de mesurer la résistance à l'usure des matériaux métalliques. Elle est mesurée par la méthode de pesée ou la méthode des dimensions après que l'échantillon a été frotté pendant un certain temps ou sur une certaine distance dans les conditions d'essai spécifiées. |
| Coefficient de résistance à l'usure relative (g) | Indicateur utilisé pour donner une indication relative de la résistance à l'usure des matériaux métalliques. Elle est mesurée sur une machine d'essai de résistance à l'usure simulée. Généralement, l'acier 65Mn d'une dureté de HRC52 ~ 53 est utilisé comme échantillon standard. Dans les mêmes conditions d'essai, le rapport entre la valeur d'usure absolue (usure pondérale ou volumique) de l'échantillon standard et la valeur d'usure absolue du matériau mesuré est le coefficient de résistance à l'usure relative du matériau testé. Plus la valeur du coefficient relatif de résistance à l'usure est élevée, meilleure est la résistance à l'usure de ce matériau, et vice versa. |
Métal soudabilité se réfère à l'aptitude des matériaux métalliques au soudage. Il s'agit principalement de la facilité d'obtenir des joints soudés de haute qualité dans des conditions de soudage spécifiques, telles que matériaux de soudageL'objectif est d'améliorer la qualité des produits, des méthodes, des paramètres de processus et des formes structurelles.
Il comprend deux aspects :
La première est la qualité de la joint soudéIl s'agit plus précisément de la capacité à obtenir un joint de haute qualité, sans défaut, dans des conditions de soudage spécifiques.
La seconde est la performance de service, qui évalue si le joint soudé ou le composant entier après le soudage peut répondre aux exigences techniques dans des conditions de service spécifiées.
Plusieurs facteurs influencent la soudabilité. Pour les matériaux en acier, ces facteurs comprennent la sélection du matériau, la conception de la structure et du joint, les méthodes et les spécifications du processus, et les conditions environnementales pendant le service du joint.
Les joints soudés se composent généralement de la zone de métal soudé, de la ligne de fusion et de la zone affectée thermiquement.
La zone affectée thermiquement désigne la région où la structure et les propriétés du métal adjacent à la soudure sont modifiées en raison de la chaleur générée pendant le soudage.
La modification de la microstructure et des propriétés de la zone affectée thermiquement n'est pas seulement influencée par le cycle thermique, mais aussi par la composition et l'état initial du métal de base, comme l'illustre la figure 2.
Fig. 2 : Caractéristiques de distribution des chaleur de soudage zone affectée
L'"acier non trempable" est un acier qui ne se transforme pas facilement en martensite lors du refroidissement naturel après le soudage, tel que l'acier ordinaire à faible teneur en carbone.
Comme le montre la figure 2, la zone affectée thermiquement d'un acier non trempable se compose de quatre parties : la zone de fusion, la zone de surchauffe, la zone de normalisation et la zone de recristallisation incomplète.
(1) Zone de fusion :
La zone de fusion se compose de la zone de fusion du métal d'apport et de la zone de semi-fusion (où la température se situe entre le liquidus et le solidus). La zone de semi-fusion présente une résistance et une ténacité médiocres en raison de l'hétérogénéité de sa composition chimique et de ses propriétés structurelles, dont il faut tenir compte.
(2) Zone de surchauffe :
La température dans cette zone est généralement d'environ 1100°C et la taille des grains commence à augmenter rapidement. Après refroidissement, on obtient une structure surchauffée grossière, également connue sous le nom de zone à gros grains. Cette zone est sujette à la fragilisation et à la fissuration.
(3) Zone de normalisation (zone de recristallisation par changement de phase) :
Lorsque la température est supérieure à AC3 et que le grain commence à croître rapidement, le grain dans cette zone ne croît pas de manière significative. Après refroidissement, on obtient de la perlite et de la ferrite uniformes et fines, qui sont équivalentes à la traitement thermique normalisé et ont de bonnes propriétés générales.
(4) Zone de recristallisation incomplète :
La température dans cette zone se situe entre AC1 et AC3. La microstructure de cette zone est irrégulière, avec des tailles de grains et des propriétés mécaniques variables.
Ces quatre zones constituent les caractéristiques structurelles de base de la zone affectée thermiquement des aciers à faible teneur en carbone et faiblement alliés. Cependant, certains métaux de base peuvent subir une recristallisation dans la plage de température proche de 500°C à AC1 après laminage à froid ou déformation à froid avant soudage, ce qui entraîne une perte de l'écrouissage et une augmentation de la plasticité et de la ténacité.
Pour les aciers sensibles au vieillissement, si le temps dans la plage de température AC1-300°C est légèrement plus long, un vieillissement par déformation est susceptible de se produire, provoquant une fragilisation dans cette zone. Cette zone est également connue sous le nom de zone de fragilisation par vieillissement.
Bien que sa structure métallique ne change pas de manière significative, il présente une sensibilité à l'entaille dont il faut tenir compte lors du soudage.
L'expression "acier facilement trempé" désigne l'acier qui est facilement trempé et qui forme une structure durcie, telle que la martensite, par refroidissement à l'air après le soudage. Il s'agit des aciers suivants acier trempé et revenu et l'acier à moyenne teneur en carbone.
(1) Zone entièrement trempée :
La température de chauffage tombe entre la ligne du solidus et A, ce qui entraîne la formation d'une martensite grossière due à la croissance des grains. Si la vitesse de refroidissement varie, un mélange de structure de la martensite et de la bainite peuvent également se former. Cependant, la structure trempée peut être sujette à la fragilité et à la fissuration.
(2) Zone de trempe incomplète :
La température de chauffage se situe entre AC1 et AC3, ce qui correspond à la zone de recristallisation incomplète. Une teneur en éléments différente du métal de base ou une vitesse de refroidissement différente peuvent entraîner des structures mixtes telles que la bainite, la sorbite et la perlite.
(3) Zone de trempe :
Si le métal de base est un acier qui a subi un revenu avant le soudage, il y aura une zone de ramollissement par revenu. Si la température de revenu du métal de base avant le soudage était t1, alors si la température de chauffage dépasse t1 (mais est inférieure à AC1) pendant l'opération de soudage, il y aura une zone de ramollissement. processus de soudageSi la température de chauffage est inférieure à t1, un ramollissement par surchauffe se produira. Si la température de chauffage est inférieure à t1, la structure et les propriétés de l'acier resteront inchangées.
Fissures de soudage peuvent être détectés par une inspection visuelle ou des méthodes de détection des défauts.
Classification des fissures de soudage : Il existe plusieurs les types de soudage les fissures, y compris les fissures de soudure, les fissures de zone de fusion, les fissures de racine, les fissures de pied de soudure et les fissures de cratère d'arc, qui peuvent être classées en fonction de leur lieu d'apparition.
En outre, le mécanisme de génération des fissures peut également être utilisé pour classer les fissures de soudage en fissures chaudesfissures de réchauffage, fissures à froid, fissures de corrosion sous contrainte, etc.
Il est important de noter que les fissures de soudure constituent le défaut le plus grave dans les joints de soudure et ne sont pas autorisés dans les pièces de structure ou d'équipement.
Tableau 5 Classification des différentes fissures de soudage
| Classification des fissures | Caractéristiques de base | Plage de température sensible | Métal de base | Position | Tendance à la fissuration | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Craquage à chaud | Fissure du produit fini | Au stade ultérieur de la cristallisation, le film liquide formé par l'eutectique affaiblit la liaison entre les particules et se fissure sous l'effet de la contrainte de traction | Température légèrement supérieure à la température du solidus (état solide-liquide) | Acier au carbone, faible et moyen acier alliéacier austénitique, alliage à base de nickel et aluminium avec plus d'impuretés | Sur la soudure, une petite quantité dans la zone affectée thermiquement | Le long austénite limite du grain |
| Fissure polygonale | Sous l'action d'une température et d'une contrainte élevées, les défauts du réseau à l'avant des produits solidifiés se déplacent et se rassemblent pour former une limite secondaire. Il se trouve dans un état de faible plasticité à haute température, et des fissures sont générées sous l'action de la contrainte | Température de recristallisation en dessous du solidus | Métal pur et alliage austénitique monophasé | Sur la soudure, une petite quantité dans la zone affectée thermiquement | Le long austénite frontière |
| Classification des fissures | Caractéristiques de base | Plage de température sensible | Métal de base | Position | Tendance à la fissuration | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Craquage à chaud | Fissure de liquéfaction | Sous l'action de la température la plus élevée de la cycle thermique de soudagela refusion se produit entre la zone affectée thermiquement et les couches du soudage multicouche, et des fissures sont générées sous l'action de la contrainte | Température légèrement inférieure au solidus | Acier à haute résistance au nickel et au chrome, acier austénitique et alliage à base de nickel contenant plus de s, P et C | Zone affectée thermiquement et couche intermédiaire du soudage multicouche | Fissuration le long de la limite du produit |
| Réchauffer la fissure | Pendant le traitement de détente de la structure soudée en plaques épaisses, lorsqu'il y a différents niveaux de concentration de contraintes dans la zone à gros grains de la zone affectée par la chaleur, la déformation supplémentaire due à la relaxation des contraintes est supérieure à la plasticité de fluage de la pièce, ce qui entraîne l'apparition de fissures de réchauffage. | Traitement de revenu à 600 ~ 700 ℃ | Acier à haute résistance, acier perlé, acier austénitique et alliage à base de nickel contenant des éléments renforçant la précipitation | Zone à gros grains de la zone affectée thermiquement | Fissuration le long de la limite du produit | |
| Fissure retardée | La fissure à retardement est produite par l'action combinée de la structure durcie, de l'hydrogène et des contraintes. | Sous le point m | Moyen et acier à haute teneur en carboneAcier inoxydable, acier faiblement et moyennement allié, alliage de titane, etc. | Zone affectée thermiquement, une petite quantité dans la soudure | Intergranulaire ou transgranulaire | |
| Fissure de fragilisation par durcissement | Elle est principalement due à la structure durcie et à la fissure causée par la contrainte de soudage. | M. Point proche | Acier NiCrMo contenant du carbone, acier inoxydable martensitique et l'acier à outils | Zone affectée thermiquement, une petite quantité dans la soudure | Articles intergranulaires ou portables | |
| Fissure froide | Faible fissure de fragilisation plastique | À une température plus basse, des fissures apparaissent parce que la contrainte de retrait du métal de base dépasse la réserve plastique du matériau lui-même | Inférieur à 400 ℃ | Fonte, carbure de rechargement | Zone affectée thermiquement et soudure | Articles intergranulaires ou portables |
| Déchirure lamellaire | Elle est principalement due à la présence d'inclusions en couches (dans le sens du laminage) dans le tôle d'acieret la contrainte perpendiculaire au sens du laminage générée pendant le soudage, ce qui entraîne une fissuration en couches "en escalier" dans la zone affectée thermiquement ou légèrement éloignée. | En dessous d'environ 400 ℃ | Structure de la plaque épaisse en acier à haute résistance faiblement allié contenant des impuretés | Zone proche de la zone affectée thermiquement | Produit transgranulaire ou de bord | |
| Fissuration par corrosion sous contrainte (FCC) | Fissuration retardée de certaines structures soudées (telles que les cuves et les tuyaux) sous l'action combinée d'un milieu corrosif et d'une contrainte. | Toute température de fonctionnement | Acier au carbone, acier faiblement allié, acier inoxydable, alliage d'aluminium, etc. | Soudure et zone affectée thermiquement | Intergranulaire ou transgranulaire |
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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