Exercice Acier [PDF]

Zitiervorschau

Exercice n°1: Considérez le diagramme d’équilibre donné en annexe. a) A quelle (s) température (s) le fer pur solide subit- il une transformation allotropique au chauffage ? Précisez le changement de phase qui se produit au cours de la transformation allotropique. Un alliage (fer – carbone) contenant 0,6%C est refroidi à l’équilibre depuis l’état liquide jusqu’à la température ambiante (20°C). a) le quel des schémas présentés ci-dessous représente la microstructure de cet alliage aux températures suivantes : 1460°C, 1400°C, 724°C et 20°C.

Considérez maintenant un acier de composition eutectoïde. b) Quelles sont les phases en présence et leur proportion à la température ambiante ? c) Quelles sont les températures de début et de fin de solidification de cet alliage ? d) le quel des schémas présentés ci-dessus représente la microstructure de cet acier à 1420°C. Exercice n°2 : A la figure 1 est présentée une photo typique d’un acier doux subi un normalisation. En vous aidant de cette photo, du diagramme d’équilibre fer-carbone, répondez aux questions suivantes.

Figure : Microstructure d’un acier doux. La fraction surfacique occupée par les grains de ferrite (grains blancs) est de 25%. a) comment se nomme le constituant eutectoide d’équilibre représenté sur la figure 1 par les grains foncés composés de cémentite et de ferrite ? b) sachant que cet acier a été refroidi à l’équilibre, calculez sa teneur en carbone. Un diagramme d’équilibre fer-carbone est fourni ci-dessous.

Exercice n°3: L’acier 5160 est fréquemment utilisé dans l’industrie de l’automobile des ressorts hélicoïdaux ou des barres de torsion. Sa composition chimique est la suivante : C = 0,6% ; Mn = 0,9% ;Cr = 0,9% ; Si = 0,25% ; P = 0,035% ; S = 0,040% . a) en supposant que cet acier obéit au diagramme binaire Fe – C, quelles sont les phases présentes dans l’acier, leur composition (en %C) et leur proportion (en %) aux températures suivantes : 800°C, 724°C et 722°C ? b) à 722°C, quels sont les constituants de cet acier, leur composition (en %C) et leur proportion (en%) ? c) A quelle (s) température (s) le fer pur solide subit- il une transformation allotropique au chauffage ? Précisez le changement de phase qui se produit au cours de la transformation allotropique. d) Lors d’un chauffage, le passage de la phase α à la phase γ (α → γ) s’accompagne-t-il d’une augmentation ou d’une diminution de volume du fer ? Sachant que les masses volumiques respectives ρ des phases α et γ sont de 7,9 g/cm3 et de 8,6g/cm3.

Exercice n°4: La planche de micrographies mise à disposition présente des aciers comportant respectivement 0% ; 0,16% ; 0.25% ; 0,35% ; 0.6% ; 0,8% ; 1,1% ; 1,3% de carbone. a) Précisez le pourcentage de carbone de l’acier sous chacune des micrographies. b) indiquez les différents constituants pour toutes les micrographies de la planche : Ferrite=F, Perlite=P, Cémentite=C.

Exercice 5 : Considérez un acier contenant 1,4% de carbone et qui se solidifie à l’équilibre. Répondez aux questions suivantes en utilisant le diagramme Fe – C. a) Quel est l’intervalle de solidification Δθ (en°C) de cet acier ? b) À 1360°C, quelles sont les phases en présence, leur composition (%C) et leur proportion (en%) ? c) À quelle température apparaît la cémentite au cours du refroidissement ? d) Quelle est la proportion de cémentite primaire à 722°C ? e) Quelle est la proportion de constituant eutectoide à 722°C ? f) Quelles sont les phases en présence à la température ambiante ?