Le chaudronnier et le charpentier métallique travaillent chaque jour des matériaux dont ils doivent comprendre le comportement : une tôle S355 qui se fissure au soudage, une virole inox qui se corrode, un axe C45 trop dur pour être usiné, un profilé d’aluminium qui perd sa résistance après soudage. Ce cours donne les bases de la science des matériaux métalliques utiles à l’atelier : structure cristalline, essais mécaniques et examens micrographiques, diagrammes de phases (en particulier le diagramme fer-carbone), désignation normalisée des aciers, fontes, alliages d’aluminium et de cuivre, et traitements thermiques dans la masse. Les exemples sont tirés du contexte nigérien : profilés et tôles importés dont il faut vérifier le certificat matière, pièces d’usure des installations minières d’Arlit, réservoirs et tuyauteries de la SORAZ, menuiserie aluminium.
Objectifs d’apprentissage
- Classer les matériaux selon leur structure, leurs propriétés et leurs domaines d’application.
- Caractériser un matériau par les essais de traction, de dureté et de résilience et par l’examen micrographique.
- Lire un diagramme d’équilibre binaire et appliquer la règle des leviers, notamment au diagramme Fe-Fe3C.
- Décoder et choisir une désignation normalisée (EN 10027, EN 1560, EN 573, EN 1412) adaptée à un emploi.
- Choisir et définir un traitement thermique (recuit, trempe, revenu, maturation) adapté aux conditions d’emploi.
Prérequis
Chimie et physique générales (atomes, liaisons, chaleur), notions de résistance des matériaux (contrainte, déformation) vues au S1 et au S2.
Plan du cours
- Leçon 1 — Structure des métaux, classification des matériaux et essais de caractérisation
- Leçon 2 — Diagrammes d’équilibre : règle des leviers et diagramme fer-carbone
- Leçon 3 — Aciers, fontes, alliages d’aluminium et de cuivre : désignation normalisée, propriétés et emplois
- Leçon 4 — Traitements thermiques dans la masse : recuits, trempe, revenu et maturation
Modalités d’évaluation
Volume horaire : 20 h de CM, 10 h de TD, 10 h de TP (laboratoire d’essais et atelier de traitement thermique), 20 h de TPE ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (comptes rendus de TP d’essais et de traitement thermique, interrogations de TD) et examen terminal écrit.
Bibliographie
- J. Barralis, G. Maeder, Précis de métallurgie : élaboration, structures-propriétés, normalisation, AFNOR / Nathan.
- M. F. Ashby, D. R. H. Jones, Matériaux, tomes 1 et 2, Dunod.
- W. D. Callister, D. G. Rethwisch, Science et génie des matériaux, Dunod / Modulo.
- G. Murry, Métallurgie : métaux, alliages, propriétés, Dunod.
- OTUA, Désignation des aciers (fiches normatives NF EN 10027-1 et -2).
