Pour passer à l’étape de mise en œuvre des préformes, il nous était indispensable de déterminer la température optimale du forgeage, qui est un paramètre crucial dans cette opération, tout en gardant une fine taille de grains. Par ailleurs, il a été démontré dans la littérature reliée aux aciers corroyés l’influence directe de la taille des grains sur les propriétés mécaniques spécifiquement la résistance en fatigue des pièces forgées à chaud.
Le travail effectué dans cette étude vise à mettre en place une stratégie fiable de développement de pièces forgées par métallurgie des poudres. La série des traitements thermiques nous a permis de dégager l’incidence de la température sur la taille des grains des deux alliages analysés. Pour cela, on a adaptée une nouvelle méthode, inspirée de celle utilisée dans le cas des aciers corroyés, dans but de nous permettre de mesurer la taille des grains des pièces à la fin de chaque traitement.
Ainsi, les principales conclusions de nos travaux peuvent être résumées comme suit :
Nous avons été en mesure de produire par atomisation à l’eau une poudre d’acier expérimentale pré-alliée au vanadium et au niobium où ces éléments se trouvant en solution solide, c’est-à-dire qu’ils n’étaient pas oxydés. À notre connaissance, c’est la première fois que cette stratégie est utilisée dans la fabrication de poudres métalliques d’acier MP.
Nous avons montré, dans un contexte de métallurgie des poudres, le rôle des précipités de vanadium et de niobium sur le contrôle de la taille des grains par effet d’ancrage. En effet, ces particules de deuxième phase inhibent la migration des joints de grains.
Nos travaux ont montré que lorsque la température d’austénisation est comprise entre 900 °C et 1000 °C, les carbures de vanadium sont stables et l’évolution de la taille des grains dans cet intervalle est presque négligeable.
Au-delà de 1000 °C, ces précipités se dissolvent. Par contre, les précipités de niobium demeurent présents dans la matrice et continuent à s’opposer à la croissance des grains jusqu’à une température de 1250 °C.
Une analyse comparative avec un acier témoin ne contenant pas de vanadium et de niobium pré-alliés a montré que la taille des grains subit une croissance plus importante que celle de l’alliage 1 pour toutes les températures d’austénisations.
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La résistance en traction et la dureté augmentent avec une augmentation de la température d’austénitisation et donc la taille des grains. De 900 °C à 1250 °C, on note une diminution de la résistance à la rupture de la dureté apparente. Pour l’alliage 1, elle baisse de 381 MPa et de 76,6 HRB d’environ 70 MPa et 20 HRB tandis que pour l’alliage 2 la diminution est plus importante et elle décroît de 361 MPa et 73,7 HRB d’à peu près 85 MPa et 25 HRB, respectivement. Suite à ces résultats, il a été démontré que le vanadium et le niobium possèdent un rôle prépondérant dans l’alliage 1 puisque la présence de ceux-ci était assez bénéfique sur l’ensemble des propriétés mécaniques du matériau.
Malgré les plusieurs tentatives et astuces pratiquées, il ne nous a pas été possible de forger des pièces afin de mettre en évidence la présence des précipités formés dans cette poudre expérimentale sur la taille des grains et les propriétés mécaniques finales de pièces fortement densifiées par forgeage à chaud.
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