Rapport de stage sncft

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Technologie/Matériaux/Généralités/Caractéristiques physiques des aciers

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Technologie/Matériaux/Généralités/Caractéristiques physiques des aciers
1. Aciers en général 1. Désignation normalisée des aciers 2. Aciers de construction 3. Aciers inoxydables 4. Caractéristiques physiques des aciers

Caractéristiques générales
Les aciers sont des composés de fer (Fe) et de carbone (C), le ferétant majoritaire. On peut y ajouter des éléments d'alliage, essentiellement pour favoriser la trempe (refroidissement rapide permettant d'obtenir un acier très dur) ou la résistance à la corrosion (aciers inoxydables). Les masses molaires atomiques des principaux composants sont[1] : • fer : MFe = 55.845 g/mol ; • carbone : MC = 12.010 7 g/mol ; • nickel : MNi = 58.6934 g/mol ; • chrome : MCr =51.9961 g/mol ; • molybdène : MMo = 95.96 g/mol. Les masses volumiques théoriques sont : • fer α (ferrite) : 7874 kg/m3 ; • fer γ (austénite) : 8679 kg/m3.

Masses volumiques (valeurs moyennes à température ambiante)[2] [3]
Matériau Fer Acier au carbone général C35E (1.1181) Acier faiblement allié général 21CrMoV5-7 (1.7709) 40CrMoV4-6 (1.7711) Acier fortement allié général Acier inoxydablegénéral X1CrNi25-21 (1.4335) X1CrNiMoCuN20-18-7 (1.4547) X1CrNiMoCuN25-25-5 (1.4537) X1CrNiMoN25-22-2 (1.4466) 7900 7900 8000 8100 8000 7.9 7.9 8 8.1 8 7800 7.8 7800 7850 7850 7.8 7.85 7.85 7850 7850 7.85 7.85 ρ (kg/m3) 7870 d 7.87

Technologie/Matériaux/Généralités/Caractéristiques physiques des aciers

2
7.7 8 8 8.1 7.5 7.8 7.9

X1CrNiSi18-15-4 (1.4361) X1NiCrMoCu25-20-5 (1.4539)X1NiCrMoCu31-27-4 (1.4563) X1NiCrMoCuN20-20-7 (1.4529) X2CrAITi18-2 (1.4605)a X2CrMnNiN17-7-5 (1.4371) X2CrNiMo17-12-2 (1.4404)/316L Acier rapide général

7700 8000 8000 8100 7500 7800 [4] 7900

7800

7.8

• ρ : masse volumique ; • d : densité par rapport à l'eau ; • a : ferritiques (les autres inox cités sont austénitiques)

Caractéristiques thermodynamiques

Diagramme binaire fer-carbone Technologie/Matériaux/Généralités/Caractéristiques physiques des aciers

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Caractéristiques thermodynamiques des aciers à 20 °C[5] [2]
Matériau Fer Acier au carbone Acier faiblement allié Acier fortement allié Acier inoxydable Acier rapide X2CrNiMo17-12-2 (1.4404)/316L [4] 1440 Tf (°C) 1535 λ (W/m/K) 51.8 100 35 30 30 50 15 Lf (kJ/kg) cp (J/kg/K) α (10-6K-1) 207 460 450 450 450 450 450 500 11.7012 12 12 17 19 19

• • • • •

Tf : température de fusion ; λ : conductivité thermique ; Lf : chaleur latente de fusion ; cp : chaleur massique, capacité calorifique à pression constante ; α : coefficient de dilatation linéaire.

La température de fusion des aciers est très variable et dépend en particulier de la teneur en carbone, comme indiqué sur le diagramme ci-contre.

Caractéristiquesélectromagnétiques
La résistivité électrique dépend beaucoup des impuretés, donc de la nuance de l'acier. Cela explique un écart d'un ordre de grandeur que l'on peut avoir entre le fer pur et certains aciers. Notons que la ferrite est ferromagnétique, tandis que l'austénite — et donc la plupart des aciers inoxydables — est paramagnétique.

Caractéristiques électromagnétiques des aciers
MatériauFer pur Acier [5] [6] [7] ρe (10-9Ωm) σ (106S/m) α (10-3K-1) 104 115 à 573 9.62 1.74 à 8.72 [3] 6.5 10000 μr χm TC (°C) 200 774

[7]

Acier inoxydable X1CrNi25-21 (1.4335) X1CrNiMoCuN20-18-7 (1.4547) X1CrNiMoCuN25-25-5 (1.4537) X1CrNiMoN25-22-2 (1.4466) X1NiCrMoCu25-20-5 (1.4539) X1NiCrMoCu31-27-4 (1.4563) X1NiCrMoCuN20-20-7 (1.4529) X2CrAITi18-2 (1.4605)a X2CrMnNiN17-7-5 (1.4371) 850 800 810800 1000 800 810 1000 700 1.18 1.25 1.23 1.25 1.00 1.25 1.23 1.00 1.43 1.32

[4] 760 X2CrNiMo17-12-2 (1.4404)/316L

1.02 (recuit : 1.005)

Technologie/Matériaux/Généralités/Caractéristiques physiques des aciers

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• • • • • • •

ρe : résistivité électrique à 20 °C ; σ : conductivité électrique ; α : coefficient de température : ρ(θ) = ρ0(1 + αθ), θ étant la température en °C...
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