Influence Des Éléments D’alliage Sur La Formation De La Structure Et Les Propriétés Mécaniques Des Fontes Adi

Résumé: Les fontes à graphite sphéroïdales de structures ausferritiques dites ADI (austempered ductile irons) sont parmi les meilleurs matériaux métalliques à matrice de nature multiphasique. Ce matériau est largement utilisé dans différentes industries (mécaniques, agricoles etc.). Leurs applications vis à vis des sollicitations mécaniques et thermiques dépendent de la nature des différentes phases qui les composent et de leurs interactions mutuelles. Les propriétés microstructurales et mécaniques de ces fontes, après coulée, dépendent de la composition chimique et des paramètres du processus de production (procédé de fusion et surtout traitement thermique). Les principaux facteurs qui influent sur les propriétés de service de l'ADI sont leur structure (présence de ferrite et d'austénite), l'existence de carbures et de la martensite, la morphologie des nodules de graphite (taille et circularité) et la présence ou non d’inclusions. Aujourd'hui, les efforts de recherche sur la qualité de ce matériau à base fer, fonte ADI, sont portés principalement sur l’amélioration de ses propriétés d’exploitation. L'ensemble des activités de recherche dans ce travail a pour motivation l'étude expérimentale des comportements mécaniques de ce matériau. Pour comprendre ces comportements, nous avons étudié l’influence de la composition chimique et du traitement thermique bainitique sur la formation de la microstructure et sa corrélation avec les propriétés mécaniques. L’objectif de cette recherche s’inscrit dans l’optique de l’amélioration de la qualité et des propriétés d’exploitation de la fonte ADI et d’appréhender le rôle des éléments d’alliage sur l’évolution de sa microstructure. Dans ce travail, des éléments d'additions (manganèse, nickel, molybdène, chrome, vanadium, titane et niobium) sont ajoutés à faible teneur à la fonte ductile de base pour étudier l'effet de ces derniers sur l’évolution de la formation de la structure et les propriétés mécaniques. La fonte à étudier est élaborée dans un four à induction. Après fusion, elle est inoculée par un ferro-silicium magnésium à 45% de Si et 10% de Mg. Les échantillons sont coulés dans des moules en sable autodurcissant à froid sous forme de barreaux cylindriques de 22 mm de diamètre et 300 mm de longueur. Ensuite, des éprouvettes sont austénitisées à 830°C pendant 60 minutes puis trempées dans un bain de sel à 550°C pendant 60 minutes. Les techniques utilisées pour caractériser les différents échantillons des fontes ADI élaborées sont la spectrométrie à fluorescence X, la microscopie optique, la microscopie électronique à balayage (MEB), l’analyse de spectroscopie de rayons X (Energie Dispersive X-ray Spectrométrie, EDS), la diffraction des rayons X (DRX) et les essais mécaniques (la dureté, la microdureté, la traction et la résilience). D’après les observations microscopiques, les résultats obtenus montrent que les fontes expérimentées présentent des structures d’une fonte ADI dual phase formées de ferrite bainitique et Mohammed Iliasse BOULIFA - Thèse de Doctorat - 2016 RESUME Influence des éléments d'alliage sur la formation de la structure et les propriétés mécaniques des fontes ADI d’ausferrite supérieure en plume. Ces structures diffèrent d'un échantillon à un autre en fonction des taux des éléments d'alliage ajoutés et de leur nature. Les résultats des essais mécaniques montrent que la qualité des fontes étudiées a été améliorée et ces dernières présentent des propriétés meilleures par rapport à la fonte de base, suite au changement microstructural qui s’est opéré après le traitement thermique appliqué d’une part et au durcissement structural provoqué par l’addition de certains éléments d’alliage carburigènes d’autre part.

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