Etude de l’influence des traitements thermiques sur le comportement en fatigue des aciers

Abstract

The objective of this work is to study the influence of different heat treatments on the fatigue-propagation behavior of a medium-carbon steel.A bibliographic study on the phase transformations in steels and their influence on the mechanical behavior in general has been carried out.The first part of this work is focused on studying the effect of austenitization temperature, hold time, cooling rate and heating rate on microstructure and mechanical properties.Samples undergoing different heat treatments lead to various mechanical properties that have been determined using standard methods.The second part is devoted to the study of the effect of the microstructure of medium carbon steel on tensile strength and resistance to fatigue-propagation (FCG).To achieve this objective, four heat treatments (normalization, quenching, tempering at 300 ° C and tempering at 600 ° C) were applied.Microstructural evolution was studied by scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (OM).Fatigue tests were performed on the resulting microstructures with CT specimens at room temperature by the standard test method.The results show that the standardized microstructure exhibits the highest number of cycles at failure, indicating a high fatigue resistance, followed by the material as received, tempered to 600 ° C, tempered at 300 ° C and finally the microstructure hardened.The prediction of microstructural evolution and hardness after quenching is the subject of the third part.Through this study, we have been able to propose a method that can be used to predict the hardness and microstructure distribution after quenching. L’objectif de ce travail est d’étudier l’influence des différents traitements thermiques sur le comportement en fatigue-propagation d’un acier à moyenne teneur en carbone.Une étude bibliographique sur les transformations des phases dans les aciers et leur influence sur le comportement mécanique en générale a été effectué.La première partie de ce travail est focalisée sur l’étude de l’effet de la température d’austénitisation, temps de maintien, vitesse de refroidissement et la vitesse de chauffage sur la microstructure et les propriétés mécanique. Les échantillons subissant des différents traitements thermiques conduisent à diverses propriétés mécaniques qui ont été déterminées en utilisant des méthodes standard. La deuxième partie est consacrée à l’étude de l’effet de la microstructure de l'acier à moyenne teneur en carbone sur la résistance à la traction et la résistance à la fatigue- propagation (FCG). Pour atteindre cet objectif, quatre traitement thermique (normalisation, trempe, revenu à 300 ° C et revenu à 600 ° C) ont été appliqués.L'évolution microstructurale a été étudiée par la microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie optique (MO). Des essais fatigue ont été effectués sur les microstructures résultantes avec des éprouvettes CT (tension compacts) à température ambiante par la méthode d'essai standard. Les résultats montrent que la microstructure normalisée présente le plus grand nombre de cycles à la rupture, ce qui indique une résistance élevée à la fatigue, suivi par le matériau tel que reçu, revenu à 600 ° C, revenu à 300 ° C et finalement la microstructure trempée. La prédiction de l’évolution microstructurale et de la dureté après trempe fait l’objet de la troisième partie. À travers cette étude, on a pu proposer une méthode qui peut être utilisée pour prédire la distribution de la dureté et de la microstructure après trempe. الهدفمنهذاالعملهودراسةتأثيرالمعالجاتالحراريةالمختلفةعلىسلوكالإجهادلفولاذمتوسطالكربون.تمإجراءدراسةببليوغرافيةحولتحولاتالمرحلةفيالفولاذوتأثيرهاعلىالسلوكالميكانيكيبشكلعام.يركزالجزءالأولمنهذاالعملعلىدراسةتأثيردرجةحرارةالتسخين،ومدةالاحتفاظ،ومعدلالتبريدومعدلالتسخينعلىالبنيةالمجهريةوالخواصالميكانيكية.تؤديالعيناتالتيتخضعلعلاجاتحراريةمختلفةإلىخصائصميكانيكيةمختلفةتمتحديدهاباستخدامطرققياسية.الجزءالثانيمخصصلدراسةتأثيرالتركيبالمجهريللفولاذالكربونيالمتوسطعلىقوةالشدومقاومةانتشارالإجهاد.لتحقيقهذاالهدف،تمتطبيقأربعمعالجاتحرارية (التلدين ،االتصلب،التقسيةعند 300 درجةمئويةوالتقسيةعند 600 درجةمئوية).تمتدراسةالتطورالميكرويبواسطةالمسحالمجهريالإلكترونيوالمجهرالضوئي . وأجريتاختباراتالتعبعلىالهياكلالمجهريةالناتجةمععيناتCT (الجهدالمضغوط) فيدرجةحرارةالغرفةعنطريقطريقةالاختبارالقياسية.تظهرالنتائجأنالبنيةالمجهريةالمعياريةتظهرأكبرعددمنالدورات،ممايدلعلىمقاومةعاليةللتعب،تليهاالمادةكماوردت،وعادإلى 600 درجةمئوية،خففعند 300 درجةمئويةوأخيراًالبنيةالمجهريةالمعالجة.نالتنبؤبالتطورالمجهريالصلابةوالصلابةبعدالتسقيةهوموضوعالجزءالثالث. منخلالهذهالدراسة،تمكنامناقتراحطريقةيمكناستخدامهاللتنبؤبتوزيعالصلابةوالبنىالمجهريةبعدالتسقية.