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Cercle d'Etudes des Métaux

Déclaration d’activité de formation professionnelle enregistrée sous le numéro 82 42 00862 42 auprès du Préfet
de la Région Auvergne-Rhône-Alpes. Cet enregistrement ne vaut pas agrément de l’Etat.

Le Cercle d’Etudes organise des formations sur demande dans trois domaines :

Impact des méthodes de fabrication sur les propriétés d’emploi Problèmes de corrosion et solutions efficientes Du cahier des charges à la solution matériaux
Inclusions et précipités dans un acier Corrosion de conduite d'eau Rupture par fatigue d'un pédalier

Toutes ces formations sont relatives aux matériaux métalliques et ont pour spécificité l'association microstructure- propriétés de mise en œuvre et d'usage. Elles couvrent les principales familles de métaux: aciers de construction métallique, aciers de construction mécanique, aciers à outils, aciers inoxydables, aciers base nickel et cobalt, alliages d'aluminium et de titane, alliages cuivreux, aussi bien à l'état corroyé (laminé ou forgé) que moulé.

 

Quel public pour les formations du Cercle d'Etudes des Métaux?

les ingénieurs et les techniciens des entreprises de la mécanique, de la chimie, de l'énergie, du transport, des biens d'équipement, du biomédical
- qu'ils travaillent en bureau d'études, en production, en entretien, en recherche-développement, en préparation (méthodes, devis), au service qualité, au service commercial
- en particulier, le Cercle s'adresse aux équipes des entreprises à caractère métallurgique qui, devant les difficultés rencontrées dans la maîtrise de leurs problèmes (quantitatifs, technologiques), souhaitent revenir vers les fondamentaux de la métallurgie pour mieux assurer leurs diagnostics et leurs interventions.

Comment se monte une formation?

Les formations mises sur pied par le Cercle sont personnalisées. Elles ont lieu soit en entreprise, soit dans les locaux de l'Ecole des Mines de Saint-Etienne. Elles sont faites par l'équipe des métallurgistes du Cercle, parfois avec d'autres intervenants, experts universitaires et/ou Industriels.
Pour lancer une opération, rentrer directement en contact avec un des responsables et en particulier Régis Blondeau, Michel Darrieulat ou Robert Lévêque
e-mail:cemetaux@emse.fr
tél +(33) 04 77 42 02 36 ou +(33) 04 77 42 00 00
fax au +(33) 04 77 42 93 66
Le contenu de chaque formation se construit à partir des matières listées dans les trois rubriques ci-après:
- impact des méthodes de fabrication sur les propriétés d'emploi des matériaux métalliques,
- problèmes de corrosion et solutions efficientes,
- du cahier des charges à la solution matériaux.
Toute formation fait l'objet d'une convention entre le demandeur et le Cercle.

  Mesure de champ magnétique sur une cuve d'électrolyse d’aluminium (Aluminium Pechiney)

Impact des méthodes de fabrication sur les propriétés d'emploi des matériaux métalliques

Peut être traité tout ou partie des sujets suivants:

1 - Les filières d'élaboration 

Aciers : Matières premières, haut fourneau, aciéries de conversion, aciérie électrique, Métallurgie secondaire, coulée continue, coulée en lingots, laminage.
Alliage d'aluminium : matières premières, l'électrolyse, la fonderie, la coulée, le laminage.
Dans la description de ces filières (principaux équipements, réactions physico-chimiques) on s'attachera à souligner les pratiques qui confèrent les propriétés décisives aux matériaux.
 
 

2 - L'impact de la métallurgie secondaire en aciérie sur la qualité du matériau

* Contrôle de l'azote et aciers microalliés
* Dégazage et contrôle de l'hydrogène
* Le contrôle inclusionnaire (nature et morphologie des inclusions)
* Les aciers de très haute propreté (fabrication, caractérisation, utilisation)

  Coulée de sortie d’un haut fourneau (Document ArcelorMittal)

3 - L'impact des processus de solidification (coulée continue et lingots) sur les qualités du matériau

* Qualité de surface (types de défauts, paramètres de process influant sur la qualité de surface)
* Notions de solidification
* Ségrégations (majeures, mineures , méso)
* Conséquences sur les propriétés du matériau

4 - Revue de quelques propriétés d'emploi fortement affectées par la qualité  de l'élaboration

* Performances de produits plats : acier I.F. (intersticial free)
* Fatigue et propreté inclusionnaire (notion de fatigue, caractérisations en fatigue, principales applications mécaniques concernées, influence des populations inclusionnaires sur l'endurance )
* Déformation à froid et qualité inclusionnaire (tréfilage, frappe à froid)
* Usinabilité : influence des populations inclusionnaires .
* Normes et cahiers des charges : importance de la définition d'un cahier des charges permettant de transformer des exigences mécaniques en exigences métallurgiques utilisables par le producteur de matériaux .
 

Problèmes de corrosion et solutions efficientes

Un programme de formation sur un ou deux jours peut s'inspirer du schéma suivant:

 

La corrosion généralisée: schéma de principe et effets

1 - Introduction générale 

Fonctions multiples assurées par les matériaux dans les installations et les structures industrielles. Divers modes d'endommagement des matériaux. Dommages spécifiques causés par la corrosion à ces installations et structures industrielles (action conjointe ou combinée de divers modes d'endommagement, difficultés de choix des matériaux devant résister à ces sollicitations, critères technico-économiques de ces choix, analyse du coût et des risques pour fournir des éléments de décision dans le choix des matériaux et de leur mode de mise en œoeuvre).
 

2 - –Les phénomènes fondamentaux de la corrosion métallique

Ce module, qui est l'élément essentiel de la formation, comprend trois parties bien distinctes : l'interface métal-milieu et ses conséquences, la notion de passivité et les différents modes de dépassivation, la modification de l'interface métal-milieu.
  1. Interface métal milieu, corrosion chimique et électrochimique, processus déterminés par les lois thermodynamiques et électrochimiques, définition et origine du potentiel d'électrode, cinétique électrochimique, processus partiels anodiques et cathodiques, couplage électrochimique.
  2. Définition de la passivité sous l'aspect thermodynamique et cinétique électrochimique, les différents modes de dépassivation (chimique, mécanique ou électrochimique).
  3. Possibilités de modification de l'interface métal-milieu (protection cathodique ou anodique, conversion des surfaces, revêtements de polymères et métaux, inhibiteurs de corrosion).

 

3 - –Comportement des différents métaux et alliages métalliques

Fer et aciers au carbone, aciers inoxydables, cuivre et alliages de cuivre, aluminium et alliages d'aluminium, titane et alliages de titane ...…
 

4 - –Aciers inoxydables et alliages de nickel 

Les différentes classes d'aciers inoxydables et d'alliages, relation structure et métallurgique et tenue à la corrosion, les divers modes de corrosion, influence de la mise en œuvre et de l'état de surface sur la tenue à la corrosion. Exemples pratiques sur des milieux précis : eaux de mer, milieux chlorurés, eaux résiduaires, acides minéraux forts, milieux caustiques, échangeurs, industries de la pâte cellulose, des engrais, du traitement des eaux, du pétrole et gaz naturel, agroalimentaire et industrie pharmaceutique.
 

5 - –Autres familles d'alliages métalliques (cuivreux, alliages de titane et d'aluminium)

Même méthodologie d'approche : relation structure métallurgique tenue à la corrosion, influence de la mise en œuvre et de l'assemblage, étude d'exemples pratiques d'ensembles structuraux dans des milieux donnés.
 

Corrosion d'une tuyauterie de distribution urbaine d'eau Cas extrême de dégradation d'un acier du type AISI 304 (X12CrNi17-7) par corrosion intergranulaire Corrosion dite 'en lame de couteau' d'un acier AISI 304 au voisinage d'une soudure Cellule de force pour l'étude de la corrosion sous contrainte

Du cahier des charges à la solution matériaux

Ruptures de divers types:

Fragile transcristalline par clivage Fragile caractéristique avec présence de chevrons en V et zone d’amorce en surface Intergranulaire liée à une fragilisation par l’hydrogène

Sans viser l'exhaustivité, le programme peut s'inspirer des contraintes le plus souvent rencontrées:

1- Contraintes mécaniques

engageant une réflexion sur l'allègement, la dureté, la ténacité, la ductilité, le comportement à la fatigue et au fluage. L'élaboration (composition, dispersoïdes, état inclusionnaire …) et les traitements thermiques (trempe, écrouissage, recuits, libération des contraintes …) permettront de mieux adapter le matériau à ces contraintes. Des revêtements appropriés pourront au besoin apporter une solution aux contraintes de surface.
 

2 - Contraintes thermiques et thermomécaniques

susceptibles d'entraver la réalisation et/ou le fonctionnement de la pièce : jeux et dilatations, modification de l'état métallurgique. Ne pas oublier qu'une soudure ou la cuisson d'un vernis peut altérer, du moins localement, certains propriétés mécaniques requises.
 

3 - Contraintes physico-chimiques

et en premier lieu l'agressivité du milieu. Contrairement aux idées reçues, il n'est pas besoin d'environnement « exotique » pour attaquer un matériau ; bien souvent une atmosphère humide ou une « solution naturelle » peuvent engendrer un dommage plus ou moins sévère. Et il arrive bien souvent que n'importe quel matériau dit inoxydable ne soit pas la solution adaptée au problème rencontré. La connaissance des matériaux et de leurs assemblages (couplages galvaniques, zones anodiques …) en présence de l'agent agressif (potentiel de dommages) et le comportement des protections éventuelles sont incontournables pour garantir un choix durable (revêtement, passivation, protection cathodique …...)
 

4 - Contraintes « nouvelles »

L'évolution des esprits impose aujourd'hui de juxtaposer à côté des contraintes « matérielles » énumérées ci-dessus une dimension « durable » ou « de précaution », intégrant la législation et l'impact possible sur l'environnement et la santé. Par exemple, certaines solutions efficaces comme l'anodisation chromique sont aujourd'hui remises en cause. Ces contraintes s'accompagnent de plus d'une image susceptible de détourner le choix du consommateur (recyclabilité, alimentarité …) et par là même d'enrayer la pénétration d'un produit sur le marché.

  La formation proposée permettra ainsi de dérouler l'analyse approfondie de ces contraintes pour établir un cahier des charges. Ce cahier des charges conduira au choix optimal de matériaux, de leur élaboration, de leur préparation, de leur assemblage, des traitements thermiques, des revêtements appropriés en anticipant un vieillissement tolérable et des modes de dégradation sans retombée ruineuse (au besoin renvoi aux analyses AMDEC). Ce choix devra être conforté par une analyse économique appropriée (analyse de la valeur / analyse fonctionnelle) hors du champ de la formation.

Stries d’oxydation sur cassure intergranulaire par fatigue à chaud (700°C)