CONCEPTION D’UNE ENCYCLOPEDIE VIRTUELLE DE MATERIAUX METALLIQUES

Désignation des matériaux métalliques

Les métaux ferreux

Les aciers
Selon le dictionnaire ROBERT, un acier est un « alliage de fer et de carbone (moins de 1,5%) auquel on donne, par traitement mécanique ou thermique, des propriétés variées (malléabilité, résistance…) ».Selon la norme NF EN 10020 (qui en juin 1989 a remplacé la norme NF A 02-025), « on appelle acier un matériau dont le fer est l’élément prédominant, sa teneur en carbone est généralement inférieure à 2% et il contient d’autres éléments ; un nombre limité d’acier au chrome peut avoir une teneur en carbone supérieure à 2%, mais cette valeur de 2% est la teneur limite courante qui sépare l’acier de la fonte ».
Quelques caractéristiques : (densité : 7,8 ; température de fusion : 1400°C).
On classe les aciers en deux catégories :

 Classification par emplois 
La désignation commence par la lettre S pour les aciers d’usage général et par la lettre E pour les aciers de construction mécanique. Le nombre qui suit indique la valeur minimale de limite élastique en Méga Pascals [MPa].
Exemples :
S235 : Acier d’usage général, de limite élastique 235[MPa].
E320 : Acier de construction mécanique, de limite élastique 320[MPa].
Pour les aciers moulés, la désignation est précédée de la lettre G.
Voici quelques aciers de classification par emploi :
(Source: Guide du dessinateur industriel, réalisation: Auteur, 2016)

 Classification par composition chimique 
Les aciers classés par composition chimiques sont les suivants :

Les aciers non alliés
Les aciers non alliés contiennent une faible teneur en carbone. Ils sont très utilisés en construction mécanique. La majorité est disponible sous forme de laminés marchands (profilés, barres, poutrelles,…) aux dimensions normalisées.
La désignation commence par la lettre C suivie du pourcentage de carbone multiplié par
100.
Exemple :
C35 : Acier avec 0,35% de carbone.

Les aciers faiblement alliés
Pour les aciers faiblement alliés, aucun élément d’addition ne dépasse 5% en masse. Ils sont choisis lorsqu’on a besoin d’une haute résistance.
La désignation comprend dans l’ordre :
 Un nombre égal à 100 fois la teneur en carbone,  Les symboles chimiques des éléments d’addition dans l’ordre des teneurs décroissantes,  Les teneurs des principaux éléments d’addition sont multipliées par les coefficients multiplicateurs suivants : 4, 10, 100, 1000 (voir le tableau ci-dessous),  Eventuellement, des indications supplémentaires concernant :
 la soudabilité (S),  l’aptitude au moulage (M),  à la déformation à froid (DF).

Coefficient multiplicateur
Elément d’alliage Coefficient Elément d’alliage Coefficient
Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4 Ce, N, P, S 100
Al, Be, Cu, Mg, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 10 B 1000
(Source: Guide du dessinateur industriel, réalisation: Auteur, 2016)
Exemple :
35 Cr Mo 4S : Acier avec 0,35% de Carbone, 1% de Chrome, et moins de 1% de Molybdène.
Cet acier est soudable.

Les aciers fortement alliés

Les aciers fortement alliés possèdent au moins un élément d’addition dont la teneur dépasse 5% en masse. Ces aciers sont réservés à des usages particuliers. Par exemple, dans un milieu humide, on utilise un acier inoxydable dont le pourcentage en chrome est >11%.
La désignation est comme suit :
 Une lettre X,  Un nombre égal à 100 fois la teneur en carbone,  Les symboles chimiques des éléments d’addition dans l’ordre des teneurs décroissantes,  Dans le même ordre, les teneurs des principaux éléments.
Exemples :
X6 Cr Ni Mo Ti 17-12 : Acier fortement allié avec 0,06% de carbone, 17% de Chrome, 12% de Nickel, du Molybdène et du Titane.
X4 Cr Mo S 18 : Acier fortement allié avec 0,04% de carbone, 18% de Chrome, du Molybdène et du Soufre.

Les aciers rapides

Aciers spéciaux auxquels il est demandé d’être aptes à atteindre, par traitements thermiques, des niveaux élevés de résistance à la température ambiante ou, souvent, à hautes températures.
La désignation comprend l’ordre des symboles suivants :
 Les lettres HS,  Les nombres indiquant les valeurs des éléments d’alliage de base dans l’ordre suivant : W, Mo, V, Co.  Chaque nombre représente la teneur moyenne.
Exemple :HS 8,5-3,5-3,5-11 : 8,5% de Tungstène, 3,5% de Molybdène, 3,5% de Vanadium, et 11% de Cobalt.

 Les fontes

Quelques caractéristiques : (densité : 7,2 ; température de fusion : 1200°C).Les fontes sont des alliages de fer et de carbone. Elles ont une excellente coulabilité. Elles permettent donc d’obtenir des pièces de fonderie (pièces moulées) aux formes complexes. Elles sont assez fragiles, difficilement soudables mais ont une bonne usinabilité.
On distingue les fontes suivantes :

Les fontes à graphite lamellaire

Les fontes à graphite lamellaire, appelées aussi «fontes grises » sont très utilisées car elles :
 Sont économiques,  Amortissent bien les vibrations,  Ont une bonne coulabilité et usinabilité,
 Sont peu oxydables,  Ont une bonne résistance à l’usure par frottement,  Résistent bien aux sollicitations de compression. On les utilise souvent pour les carters, bâtis, bloc moteur, pièces aux formes complexes,…Après le préfixe « EN », les fontes sont désignées par le symbole « GJL » suivi de la valeur en Méga Pascals [MPa] de la résistance minimale à la rupture par extension.
Exemple :EN-GJL-300 : fonte à graphite lamellaire de résistance Rmin= 300[MPa].

Les fontes malléables à graphite sphéroïdale

Les fontes à graphite sphéroïdale sont obtenues par addition d’une faible quantité de magnésium avant moulage. Elles sont plus légères et ont une meilleure résistance mécanique par rapport aux fontes grises. On les utilise pour les accessoires de voiture comme : les étriers de freins, culbuteurs, vilebrequin, et aussi pour les tuyauteries soumises à hautes pressions. La désignation ressemble un peu à celle des fontes grises, car après le préfixe « EN », les fontes malléables à graphite sphéroïdale sont désignées par le symbole (GJMW, GJMB, GJS) suivi de la valeur en Méga Pascals [MPa] de la résistance minimale à la rupture par extension et du pourcentage de l’allongement après rupture.
Exemple :EN-GJS-400-18 : fonte à graphite sphéroïdale de résistance Rmin= 400[MPa], et d’allongement A% = 18.Sur le point de vue métallurgique concernant les aciers et les fontes, voici le diagramme fercarbone.