Sélection des matériaux métalliques - Familles de matériaux

Abstract

Presenter les familles d’alliages metalliques en quelques pages, en vue de leur choix dans des projets de conception de pieces mecaniques, amene a quelques partis pris reducteurs : une liste exhaustive des alliages disponibles est exclue , et le lecteur ne trouvera que quelques exemples eclairant la presentation ; par contre, la bibliographie et la documentation Selection des materiaux metalliques- Designation et [BM 5 075] ouvrent des acces aux sources ; les atouts du metal de reference de chaque famille seront indiques brievement ; puis des indications portant sur les aspects microstructuraux, les proprietes mecaniques, et certaines utilisations des alliages seront presentees. Mais il ne s’agit pas ici de donner un catalogue exhaustif des applications possibles ; la place des aciers , traites en premier, est en rapport avec leur position dominante ; puis les alliages d’aluminium et les alliages de cuivre , bien implantes, suivent. Les alliages de magnesium et de titane sont moins bien connus, mais porteurs d’avenir. Parmi les autres familles, des orientations plus specifiques apparaissent : alliages de nickel et de cobalt , alliages a fonctions particulieres (bas point de fusion, metaux precieux, refractaires, materiaux nucleaires), dont certaines sont encore peu repandues et moins connues (alliages a memoire de forme, amorphes metalliques ). Enfin, les composites a matrice metallique sont susceptibles de prendre de l’importance : ils illustrent d’ailleurs assez bien la demarche de « construction » d’une microstructure optimisant les proprietes mecaniques ; la designation des alliages metalliques reste encore un combat pour tous ceux — elaborateurs, transformateurs, scientifiques, marchands, utilisateurs — qui y sont interesses. Faut-il privilegier la composition, certaines caracteristiques mecaniques, les habitudes nationales, voire americaines, les noms commer- ciaux ? Dans le cas present, l’Europe communautaire s’applique a creer une nomenclature Euronorme, avec les textes de 1992 pour les aciers, et ceux en developpement pour les non-ferreux. Le lecteur trouvera dans le present texte, autant que possible, la designation symbolique europeenne precedee de EN ; toutefois, on l’accompagnera parfois des designations anciennes. Un article Selection des materiaux metalliques- Designation est consacre a la presentation abregee de la normalisation. Selon l’usage, les concentrations en elements d’alliage sont donnees en concentration massique, sauf mention explicite d’une concentration atomique . Tous les materiaux etant consideres a l’etat solide, on utilisera la grandeur «  densite  » plutot que la masse volumique. Les principales proprietes mecaniques enoncees sont la limite elastique conventionnelle R e et la resistance mecanique conventionnelle R m , ainsi que l’ allongement relatif reparti a la rupture A, la durete Vickers HV, Brinnel HB ou Rockwell C HRC, la limite de fatigue ou d’endurance σ D , et, en fluage, la contrainte a la rupture σ r en un temps donne (1 000 h, par exemple), la tenacite et la resilience KCU ou KCV. Cet article se presente comme un complement de l’article « Proprietes thermomecaniques des materiaux metalliques » du traite Genie mecanique des Techniques de l’Ingenieur [101]. Pour eviter une surcharge de cet article, les sources documentaires ne seront en general pas mentionnees : elles proviennent des textes cites par ailleurs dans la bibliographie (cf. [Doc. BM 5 075] ), et notamment du traite « Materiaux metalliques » des Techniques de l’Ingenieur.