Métallurgie

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IMPROVING WEAR PROPERTIES OF HIGH-CHROMIUM CAST IRON BY MANGANESEALLOYING

ali hadji, Khédidja BOUHAMLA, Hichem MAOUCHE  (2016)
Publication

High-chromium cast irons are widely needed by severalindustrial areas where wear is the dominant environment.They are used in mining, cement- and steel-making plants,and many others. Their microstructure consists of nettedeutectic carbides embedded in an austenitic or martensiticmatrix. The wear behaviour is mainly controlled by thecarbides shape and also matrix type. Several scientificworks try to improve the wear behaviour and to optimizethe life service of this cast iron by using various techniques.In this work, we intend to study the effect of manganesecontent on the microstructure properties and wearbehaviour of a 15 % chromium white cast iron used forball mill production. The present work treats the wearbehaviour, after heat treatment, of a manganese-alloyedhigh-chromium cast iron. A set of specimens were melted inan induction oven by varying the manganese content in therange 0–3 %. Heat-treated samples were analysed byoptical microscopy, MEB (SEM) scanning electronmicroscopy, differential scanning calorimetry, and X-raydiffraction and were wear tested by abrasion and friction.Increasing the manganese addition gave a structural evolutionand a wear resistance improvement. The best wearbehaviour is obtained with samples containing 3 % Mn. Voir les détails

Mots clés : Chromium cast iron, carbide-forming elements, eutectic carbides, secondary precipitation, abrasion, friction

Etude des causes de fissuration à chaud de l'acier réfractaire austénitique Z40CNS25,12-M

Amel GHARBI (2007)
Mémoire de magister

L’acier que nous avons étudié est un acier réfractaire austénitique de type Z40CNS25,12-M, cet acier est destiné à la fabrication de bacs à crasse d’aluminium qui travaillent à chaud (700°C) et qui se fissurent après six mois de travail.Cette fissuration est due au phénomène de précipitation intergranulaire de carbures riches en chrome (Cr23C6).Deux éléments tels que le vanadium et le niobium (V≤1.5, Nb≤0.14) sont ajoutés afin de minimiser les risques de fragilisation intergranulaire.Les principales conclusions sont, d’une part la diminution de l’intensité de précipitation intergranulaire de carbures de chrome par la formation des carbures plus stables de vanadium et de niobium (VC, V4C3, NbC) et l’amélioration des propriétés mécaniques à chaud et à froid, et d’autre part l’amélioration de la résistance à la corrosion intergranulaire Voir les détails

Mots clés : réfractaire, austénitique, fissuration, acier, inoxydable

Elaboration et caractérisation électrochimique des alliages d’aluminium de fonderie (solution aqueuse à3.2%NaCl)

Chems Eddine RAMOUL (2013)
Mémoire de magister

La corrosion des métaux et alliages de métaux, dans les milieux industriels constitue un des principaux facteurs limitant la durée de vie, occasionnant de nombreux frais de remplacement ainsi que des pertes de productivité. Pour une sélection judicieuse des matériaux dans les milieux particulièrement agressifs, on doit souvent recourir à des essais normalisés effectués en laboratoire et/ou en usine.Notre travail décrit l’étude du comportement à la corrosion des alliages d’aluminium de fonderie AlMg5Si élaboré de manière particulière par fusion et de l’alliage AlSi7Mg0,3 tiré à partir d’une pièce de moteur automobile. Le milieu agressif est une solution aqueuse à 3,2% de NaCl. L’étude a été menée par des mesures potentiodynamiques, de spectroscopie d’impédance électrochimique et de voltamétrie cyclique,Les résultats montrent- L’augmentation de la température conduit à une diminution des résistances de polarisation pour les alliages d’étude .- L’alliage AlMg5Si (élaboré) présente une résistance à la corrosion supérieure à celle obtenue pour l’alliage AlSi7Mg0,3. Voir les détails

Mots clés : Alliage d’aluminium de fonderie (AlMg5Si et AlSi7Mg0, 3), corrosion, Electrochimie

Etude de l’influence de la composition chimique sur la formation de la structure et la tenue à l’usure des fontes au chrome

Khédidja BOUHAMLA (2015)
Thèse de doctorat

RésuméLa modification des propriétés d’emploi des fontes au chrome peut être assurée par plusieurs méthodes à savoir la variation de la composition chimique par l’introduction d’éléments d’alliages appropriés, par le traitement thermique ou bien par des traitements mécaniques. Les éléments d’alliages ont fait l’objet de vastes études que ce soit sur les compositions hypoeutectiques, eutectiques ou hypereutectique que sur les fontes faiblement alliées ou fortement alliées. L’enjeu majeur est d’obtenir une fonte qui peut répondre à des exigences de service arrogeant l’exploitant et protégeant la santé économique du fournisseur.Les domaines cimentier, minier et sidérurgique sont trop exigent quant à la résistance à l’usure des pièces qu’ils utilisent dans leurs pratiques quotidiennes de broyage et de concassage. Ces opérations se déroulent dans un environnement très agressif car le broyage et le concassage des matières premières se déroulent sous l’effet des sollicitations d’abrasion et de frottement exposant le matériau à une usure dans le temps.Le présent travail fait l’objet de « l’étude de l’influence de la composition chimique sur la formation de la structure et la tenue à l’usure des fontes au chrome ». La méthodologie adoptée a consisté en un ajout d’éléments chimiques à différent pouvoir carburigène. Il s’agit du manganèse, niobium, vanadium, molybdène et titane. Dans un premier temps le manganèse a été jouté seul, puis combiné avec un, deux et trois éléments. L’analyse chimique, la microscopie optique et MEB ont été utilisées pour caractériser la microstructure des compositions étudiées. La DRX a beaucoup plus été utilisée pour définir le type et la proportion des phases formées ainsi que l’influence apportée par l’addition des éléments d’alliages sur les paramètres cristallins des phases formées. La mesure de la microdureté des phases microstructurales formées est utilisée pour appuyer les conclusions tirées quant à la nature des phases décelées pour chaque composition étudiée. La technique de DSC a donné comportement thermique des compositions étudiées. Les essais d’usure par abrasion et par frottement ont défini le comportement à l’usure des différentes fontes au chrome étudiées et montré l’effet des éléments d’alliages ajoutés sur la variation de la résistance à l’usure. Voir les détails

Mots clés : fonte au chrome, usure, eutectique, éléments d'alliage

Elaboration and characterization of thin solid films containing cerium

S. Guerfi, S. Hamdi, R. Siab  (2016)
Article de conférence

Cerium oxide films are widely studied as a promising alternative to Cr(VI) based pre-treatments for the corrosion protection of different metals and alloys. Cathodic electrodeposition of Cerium containing thin films was realised on TA6V substrates from a Ce(NO3)3,6H2O and mixed water-ethyl alcohol solutions at 0.01 M. Experimental conditions to obtain homogeneous and crack free thin films were determined. The deposited cerium quantity appears proportional to the quantity of electricity used, as indicated by the Faraday law. Subsequent thermal treatment lead to a CeO2 coating, expected to provide an increase of TA6V oxidation resistance at high temperatures. The deposits were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), optical and scanning electron microscopies.Titanium and its alloys have been considered as one of the best engineering materials for use in industrial application due to their high specific strength, good corrosion resistance and biocompatibility [1-3].However, a major problem of titanium alloys is an insufficient wear resistance and serious oxidation at high temperature [4,5].To combat this problem, conversion coatings are widely used as part of the corrosion protection system [6]. The use of rare-earth compounds particularly cerium compounds have attracted significant attention for corrosion protection of metals and alloys as a result of new environmental regulations to replace toxic compounds [7, 8]. Cathodic electrodeposition has been used because of the low cost of equipment and of precise control of deposited thickness [9,10]. The focus of this study is on cerium based conversion coatings, wich have shown promise as potential replacements for chromates [11,12]. In the present work, an electrodeposition technique was used to get, in one step, thin cerium containing films over all surfaces of TA6V samples. The deposits were then submitted to a thermal treatment under argon in order to get a CeO2 coating, the aim being to later study the behaviour of such a coated material under high temperature oxidation conditions.The electrochemical bath was a 0.01 M Ce(NO3)3 solution, obtained by dissolving commercial cerium nitrate (Ce(NO3)3, 6H2O, 99.99% purity) in water 50 vol.% ethyl alcohol. Electrodeposition was realised using a classical three electrode experimental set-up, described elsewhere [13,14], including a TA6V sample as cathode, a platinum grid counter electrode and a saturated calomel electrode (SCE) as reference. Deposition experiments were carried out in galvanostatic mode, current density varying from j= -2 to - 0.05 mA cm-2, at ambient temperature and without stirring. Deposition time was varied from 100 to 7200 s. The variation of the potential versus time was recorded during deposition. After electrodeposition, samples were rinsed with ethyl alcohol and air dried for at least a night before further use or analysis. These experimental conditions were chosen from previous work [14] and were expected to provide thin films with a thickness in the range 50–500 nm.The aim of this work was to determine adequate parameters for cathodic electrolytic deposition, on TA6V substrate, of cerium hydroxide films from mixed water–ethyl alcohol solutions to obtain, after a thermal treatment, thin CeO2 films(<500 nm), suitable for high temperature purposes. The deposit weight and hence the deposit thickness was shown to increase with current density at a constant deposition time. However, low current densities (-0.2 mA.cm-2) promoted the formation of thin, crack-free films (which was not the case for higher current densities). The deposited cerium quantity appears proportional to the quantity of electricity used, as indicated by the Faraday law. Microscopic observations (-0.2 mA.cm-2) revealed that formed cerium hydroxide films are uniformly deposited all over the sample surfaces. The results of the DSC analysis are in perfect concordance with the literature. This study thus illustrates that electrolytic deposition can be used to obtain thin and uniform cerium films over a metallic substrate used as the cathode. High temperature oxidation experiments are currently performed on coated specimens. First results are quite promising. Voir les détails

Mots clés : electrodeposition, Cerium oxide, Cthodic deposit, Titanium alloy.

Frittage de l’Hydroxyapatite HA poreuses élaborées

A. Azzi, W. Ghabeche, S. Boukhezar, L. Bahloul, L. Alimi, S.Guerfi, H.Rezzag  (2016)
Article de conférence

Au cours des dernières années, la nécessité de substituer et la réparation des tissus endommagés durs (os, articulations, dents) a augmenté en raison de maladies et les blessures.Avec la demande croissante de matériaux bioactifs pour orthopédique ainsi que la chirurgie maxillo-faciale, l'utilisation d'hydroxyapatite HA en tant que charges, les espacements et des substituts de greffe osseuse a reçu une grande attention surtout au cours des deux dernières décennies, principalement en raison de leur biocompatibilité, bioactivité et ostéoconduction en ce qui concerne les caractéristiques pour accueillir les tissus.Nous allons présenter le mode d’élaboration du d'hydroxyapatite, ensuite la densification de pastilles poreuses pour le teste de régénération. Voir les détails

Mots clés : élaboration, hydroxyapatite, frittage, porosité

CARACTERISATION MORPHOLOGIQUE ET MECANIQUE DU POLYETHYLENE SEMI-CRISTALLIN EXTRUDE

Abdellatif LAABED (2012)
Mémoire de magister

Les tubes en polyéthylène à haute densité, sont largement employés dans l’industriepour la conduite des fluides, au travers de deux applications principales: Lescanalisations de l'eau potable et du gaz naturel. Donc l’utilisation de ces tubesdépendent de l’application visée et aux exigences des divers constructeurs. Lespropriétés dépendent fortement des conditions de mise en œuvre qui est l' extrusionpour notre thème, une technique de transformation continue des matièresthermoplastiques utilisées pour fabriquer des produits finis ou semi finis et enparticulier la calibration qui nous apparaît comme l’étape clé dans le développementde la structure du polyéthylène au cours du procédé.Cependant, la variation morphologique en fonction des conditions appliquées lors dela mise en œuvre est encore très mal comprise, ce qui ne permet pas d’améliorer lescaractéristiques mécaniques des tubes de façon systématique. L’objectif de notretravail sera donc de caractériser ces polymères dus aux effets des paramètres de miseen forme sur la structure (cristallinité) des tubes et de faire une quantification par desméthodes prédéfinies d'avance, et nous essayons à la fin de faire un couplage entre lamorphologie et les propriétés mécaniques de ces matériaux. Voir les détails

Mots clés : extrusion, PEHD, cristallinité

Influence du taux du Ni sur les propriétés métallurgiques et mécaniques de la couche d’accrochage

Ridha BADI, Billel Chentiti, Saïd Bensaada, Salah Khouald  (2015)
Article de conférence

Le rechargement dur est une technique de revêtement dont le but est la protection des pièces exposées à différents types d'usure contre l’abrasion, afin de garantir une certaine résistance et caractéristiques spécifiques contre l'usure. Quoique le rechargement dur est connu comme étant un moyen de réparation des pièces et outils, dans le but de les réutiliser et de prolonger leur durée de vie. Cependant, cette technique est largement employée dans le domaine pétrolier et minier dans la fabrication des outils de forage.Dans cette étude, nous avons évalué l’influence de la composition chimique de la couche d’accrochage sur l’adhérence du rechargement dur avec l’acier XC18 cela, en faisant varier la teneur du Ni de 5, 10 et 15% en masse comme élément aditif dans un mélange de poudres industrielles (MB40) à base de Ni-Cr. Pour cela une Caractérisations métallurgique est faite sur trois échantillons en acier ordinaire XC18 avec un dépôt par projection thermique à la flamme d’une couche d’accrochage (MB40) avec 5 % Ni, 10% Ni et 15 % Ni. Une fois les couches projetées, nous avons rechargé en utilisant le procédé flamme poudre les échantillons ainsi préparés par WC-NiAfin de révéler l’impact de la variation de taux du nickel sur le multi matériau ainsi obtenu, nous avons effectué des profils de micro-dureté dans le but d’évaluer leur comportement mécanique. Voir les détails

Mots clés : Revêtements, Rechargements dur, Couche d’accrochage

Effet de couplage mécano-chimique sur le comportement électrochimique de l'acier austénitique 316Ti

kaddour houria, Fatah Hellal, Benrabah Imed-Eddine, Taguia Sohaib  (2015)
Article de conférence

Les matériaux utilisés dans les technologies de pointe : aéronautique spatiale, énergie nucléaire..., sont soumis à des sollicitations et des agressions sévères spécifiques de leurs conditions d'emploi.Les choix de ces matériaux doivent tenir compte de ces exigences et, malgré le large éventail de la gamme des produits industriels, il est parfois nécessaire de développer un matériau nouveau, ou au moins d'adapter un matériau existant à un emploi particulier.L'effet bénéfique connu de certains éléments d'addition sur le comportement mécanique et électrochimique des aciers austénitiques en général (la présence, en particulier, le titane et le Mo dans les aciers stabilisés) implique qu'une attention toute particulière soit portée à l'étude de l’effet de couplage mécano-chimique sur le comportement électrochimique de l’acier inoxydable austénitique stabilisé au titane 316Ti dans une solution acide H2SO4. Voir les détails

Mots clés : acier inoxydable austénitique stabilisé au titane, corrosion sous contrainte, laminage à froid.

Caractérisation mécanique des revêtements durs de molybdène et des couches nitrocarburées déposés sur une fonte grise.

S.Tlili, M.Z.Touhami, N. Zeghib, T.Chouchane, A.gharbi, A.Bendjama  (2015)
Article de conférence

La fonte grise à graphite lamellaire est un matériau qui possède des propriétés lui permettant d’être utilisée dans de nombreuses applications. Elle peut être exposée à quelques conditions de service très exigeantes, étant particulièrement importantes les sollicitations thermiques, l’usure abrasive et l’endommagement par corrosion des parties superficielles. En effet, les lamelles de graphite agissent comme points de concentration de contraintes et, sous effort, favorisent la propagation de la crique ce qui conduit à une diminution des caractéristiques mécaniques et d’allongement. La quantité et le type de lamelles de graphite sont donc déterminants pour les propriétés mécaniques.Pour palier à ce problème, nous préconisons un revêtement de molybdène déposé par projection thermique à flamme-fil et un traitement thermochimique de nitrocarburation ferritique en bain de sels dans le but d’améliorer les propriétés mécaniques notamment la résistance à l’usure abrasive d’une fonte grise à graphite lamellaire type Ft 25. Ce présent travail a été mené dans l’objectif principal est d’étudier les effets des deux traitements superficiels déposés séparement pour améliorer d’avantage la microstructure et par conséquent les propriétés d’anti-usure. En considérant la diversité des paramètres comme le prétraitement des surfaces, la rugosité, la température de la flamme, la distance buse-échantillon, la pression des gaz, la vitesse de défilement de la torche, nous avons pu obtenir un dépôt d’épaisseur environ 80 µm et de rugosité de l’ordre de 10 µm. Ce revêtement de molybdène est caractérisé par une structure lamellaire contenant des oxydes types (MoO3, Mo9O26, Mo4O11), des pores et des particules non fondues. Toutefois, l’apport du molybdène à l’aide du procédé flamme-fil a conduit à la formation d’une zone d’interdiffusion qui peut former des intermétalliques renforçant ainsi l’adhérence revêtement-substrat. Comme il a contribué à l’amélioration de la dureté superficielle de 220 HV à 1400 HV. Cette dernière a été confirmée également par les essais de nanoindentation où nous avons relevé les propriétés élastiques tels que le module de Young et le coefficient de Poisson. Outre cela, ce dépôt est caractérisé par une meilleure résistance à l’usure par rapport au substrat. Dans la deuxième phase de cette étude, nous proposons un traitement de nitrocarburation ferritique en bain de sels en variant le temps de maintien. Le durcissement superficiel optimal a été obtenu à la température 580°C pendant 6h0. Ce traitement nous a permis l’obtention d’une couche nitrurée composée principalement d’une couche de combinaison (ε-Fe2-3N et γ’-Fe4N) suivie d’une couche de diffusion (α+carbures). Ces couches de quelques dizaines d’épaisseurs de microns ont engendré un niveau de dureté en extrême surface de l’ordre de 750 HV.L’analyse de la microstructure et du comportement mécanique des systèmes revêtus et des couches nitrocarburées ont été faites en se servant des techniques d’analyses telles que la microscopie optique et électronique à balayage, la diffraction en incidence rasante des rayons X, la microanalyse des éléments, la microdureté Vickers, la nanoindentation et enfin des tests d’usure par abrasion. Voir les détails

Mots clés : Traitements de surface, fonte grise, microstructure, propriétés mécaniques, usure par abrasion