La correction des exercices de la session 39 du concours de compétence en matériaux métalliques vous permettra de comprendre les différents essais sur les matériaux (essai de fluage, essai de traction, essai de compression, etc.) et d'approfondir vos connaissances sur les défauts du réseau cristallin, les traitements thermiques, la cémentation, etc.
Découvrez les différentes caractéristiques des matériaux métalliques comme la dureté, l'effet de masse, les alliages amorphes, la supraconductivité, ainsi que les méthodes d'inspection non destructives telles que l'examen micrographique et l'essai par émission acoustique. Améliorez vos compétences en résolvant les exercices corrigés.
Nous espérons que cette correction vous aidera dans votre préparation au concours de compétence en matériaux métalliques.
1. Quel est le nom de l'essai qui mesure l'évolution temporelle de la déformation d'un matériau soumis à une contrainte constante ? ◑ Essai de fluage (Creep test)
2. Citez 5 propriétés mécaniques que l'on peut obtenir à partir d'un essai de traction. ◑ Résistance à la traction ◑ Limite d'élasticité ◑ Allongement à la rupture ◑ Striction ◑ Limite d'élasticité proportionnelle
3. Quel est le nom de l'essai de matériau principalement utilisé pour les matériaux résistants à la pression, tels que la fonte, les alliages pour paliers, les briques et le béton ? ◑ Essai de compression
4. Dans l'essai de dureté Rockwell, si la profondeur de l'empreinte est h, indiquez la méthode de dureté utilisée, le matériau et la forme du pénétrateur, ainsi que la charge d'essai.
5. Un cristal parfait est un cristal idéal où les atomes ou les molécules sont disposés de manière régulière sans défauts. Cependant, les cristaux réels présentent des défauts de réseau dus à diverses causes. Citez 3 types de défauts de réseau. ◑ Défauts ponctuels ◑ Défauts linéaires ◑ Défauts interfaciaux ◑ Défauts volumiques
6. Décrivez les caractéristiques des parties a) et b) de l'image ci-dessous lors d'une opération de trempe.
7. Quel est le nom de la structure lamellaire constituée d'un mélange de ferrite α et de Fe3C, résultant de la décomposition de la solution solide γ à 723 °C pour une teneur en carbone de 0,8 % ? ◐ Perlite (Perlite)
8. Classez les structures suivantes par ordre de dureté décroissante : ① Sorbite ② Perlite ③ Martensitique ④ Troostite ③ > ④ > ① > ②
9. Décrivez l'effet de masse. ◐ L'effet de masse est un phénomène qui se produit lorsque la chaleur met plus de temps à se propager dans les matériaux de grande masse, créant ainsi une différence de température entre l'extérieur et l'intérieur. Ainsi, l'extérieur est durci tandis que l'intérieur ne l'est pas.
10. Citez 3 propriétés générales des alliages amorphes. ◑ Propriétés mécaniques -. Haute ténacité, résistance à la traction, résistance à l'usure, absence de défauts cristallins. -. Excellente dépendance à la température. -. Le durcissement par écrouissage est presque inexistant. -. Haute ténacité à la rupture. -. La dureté et la ductilité varient fortement en fonction de la température. ◑ Propriétés chimiques -. Excellente résistance à la corrosion.
11. Quel est le nom du traitement thermique isotherme réalisé dans la zone de transformation Ar' (entre Ms et Mf), comme indiqué dans la figure ci-dessous, qui consiste à tremper dans un bain chaud (100-200 °C) sous Ms, puis à maintenir la température jusqu'à ce que la transformation de l'austénite surfondue soit presque terminée, avant de refroidir à l'air ? ◐ Martémpe
12. Citez les 3 étapes du recuit d'un métal déformé à froid et la force motrice de chaque étape. ◐ 3 étapes du recuit : Recuit de restauration → Recuit de recristallisation → Croissance des grains ◐ Recuit de restauration : Énergie accumulée à l'intérieur du métal. ◐ Recuit de recristallisation : Énergie de déformation accumulée lors du formage à froid. ◐ Croissance des grains : Réduction de l'énergie interfaciale des joints de grains.
13. Citez 4 méthodes pour sphéroïdiser la cémentite (Fe3C).
◐ Chauffage de longue durée Chauffage juste en dessous de A1 (650-700 °C), puis refroidissement.
◐ Chauffage répété Chauffage et refroidissement répétés à la limite du point de transformation A1.
◐ Dissolution du carbure réticulé Chauffage au-dessus des températures A3 et Acm, dissolution de Fe3C, puis refroidissement rapide pour éviter la précipitation de Fe3C réticulé et permettre la sphéroïdisation.
◐ Refroidissement lent Chauffage à une température au-dessus du point de transformation A1 et inférieure à Acm, puis refroidissement lent jusqu'au point de transformation A1.
◐ Maintien isotherme Chauffage au-dessus du point de transformation A1 et inférieur à Acm, puis maintien isotherme en dessous du point de transformation A1 jusqu'à la fin de la transformation, avant refroidissement.
14. Citez 3 méthodes permettant de déterminer les types de phases présentes et la surface interfaciale entre les phases par l'analyse microstructurale. -. Types de phases ◐ Austenite ◐ Ferrite ◐ Cementite ◐ Perlite ◐ Bainite ◐ Martensitique
-. Méthodes de mesure ◐ Méthode de comptage des points ◐ Méthode de comptage des intersections ◐ Méthode d'analyse d'image
15. Si l'on chauffe de l'acier à 500-550 °C pendant 20-100 heures dans une atmosphère d'ammoniac (NH3), il se décompose en 2NH3 → (2N) + (3H2) et l'azote (N) pénètre et diffuse dans la couche superficielle de l'acier pour former une couche durcie. De plus, la meilleure composition pour la cémentation solide est de 60 % de charbon de bois + (30% de BaCO3) + 10 % de NaCO3. De plus, l'une des équations chimiques de la cémentation solide est (C) + (CO2) → 2CO.
16. Si la profondeur de cémentation est de 2 mm après une cémentation de 4 heures à 930 °C, combien de temps faut-il cémenter pour atteindre une profondeur de cémentation (D) de 4 mm ? ◐ Équation D = K * √t ------ ① 2 = K * √4 2 = K * 2 2 / 2 = K , K = 1
4 = 1 * √t ------- On remplace K par 1 dans l'équation ① 42 = t ------ On élimine la racine carrée en élevant les deux membres au carré
◐Réponse : 16 heures
◐ Exemple : Si la profondeur de cémentation est de 1,2 mm après une cémentation de 9 heures à 920 °C, quelle sera la profondeur de cémentation à la même température après une cémentation de 16 heures ? D=K√t 1.2=K√9 , 1.2=K x 3 , 1.2/3 = K = 0.4 D=0.4√16 = 0.4 x 4 = 1.6 Réponse : 1,6 mm
17. Quelle est la méthode d'essai non destructive qui consiste à détecter l'émission d'ondes élastiques lorsqu'un solide se rompt ou subit une déformation plastique, et qui est utilisée pour la recherche sur les matériaux, la gestion de la fabrication (comme le soudage) et le diagnostic de l'intégrité structurelle des structures ? ◐ Essai d'émission acoustique (AE)
18. Les fils métalliques comme le Cu présentent une résistance électrique qui entraîne une consommation d'énergie lorsqu'un courant électrique les traverse. La résistance diminue lorsque la température baisse, mais elle persiste même à proximité du zéro absolu. Cependant, certains métaux présentent une résistance électrique nulle à une certaine température. Quel est le nom de ce phénomène et quel est l'alliage couramment utilisé ? ◐ Phénomène : Supraconductivité ◐ Alliage utilisé : Alliage à base de Nb-Ti