est-ce qu'il y a des fibres dans l'acier ?

[ilfaitvraimentbeau]

bonjour à tous,
voici une photo d'une ancre de marine prise récemment en vacances, le métal est oxydé et il apparaît ce que l'on pourrait appeler des "couches" ou des "fibres" dans l'acier, qui est très probablement forgé
un phénomène sans doute du même genre fait que l'on dit que l'acier laminé possède un sens, la résistance ne serait pas la même en long et en travers
pourtant du fer est du fer, il n'existe pas de molécule de fer, que des atomes, alors à votre avis, quelle est l'explication de ce phénomène ?
merci par avance pour vos lumières !

 

[g0b]

Il s'agit probablement d'un phénomène de corrosion intergranulaire. L'acier a une structure cristalline. Entre les grains (monogristallins), il y a des jonctions qui sont chimiquement hétérogènes et potentiellement plus sensibles à la corrosion. Les opérations de mise en forme (forge, laminage par exemple), tendent à donner une direction préférentielle à ces joints de grains qui sont une source de fragilité (ce qui effectivement, en terme de résistance, rend le matériaux anisotrope, d'où la notion de "fibre" qui n'a bien sûr rien à voir avec les fibres que l'on rencontre dans les matériaux composites). D'où cet effet mille-feuille.

 

[Aiwass]

je suis nul en chimie physique... mais pour former de la matière il faut bien un assemblage de molécule ou d'atome non? ces assemblage de plusieurs atomes(dizaine, centaine, millier???) ne pourrait ils pas s’apparenter a des fibres?on dit bien que l'acier se déchire, il ne casse pas net, comme si on déchirait un tissus ou chaque fibre (assemblage d'atome) cèdent l'une après l'autre.

 

[g0b]

Pour faire (vraiment très) simple :
Dans le cas des métaux, on n'a pas affaire à une molécule (comme ca peut être le cas avec un plastique par exemple), on a une structure cristalline. Les atomes sont 'empilés' selon un motif régulier (maille cubique, cubique centrée, hexagonale...) comme le sel de cuisine par exemple.
Le fer, puisque c'est lui qui nous intéresse ici peut exister sous plusieurs structures (cubique centrée ou cubique face centrée par exemple). Dans un monde idéal où on aurait un fer parfaitement pur, on pourrait imaginer un bloc de fer qui serait fait d'un seul cristal. Dans la vraie vie, non seulement plusieurs structures différentes peuvent cohabiter (c'est tout l'enjeu des traitements thermiques), mais en plus, il y a des impuretés et/ou des éléments d'addition qui ont tendance à se regrouper et à casser le bel alignement régulier du cristal. Donc pour schématiser, on a un cristal qui a une forme patatoide entouré par des "impuretés" (dans le sens, autre chose que du fer). Quand on lamine ou forge une pièce, on va "écraser" ces cristaux qui vont prendre une forme allongée, et les impuretés vont aussi s'aligner. Au lieu d'avoir une pate sablée, on se retrouve avec de la pate feuilletée, si tu veux.... La première est cassante (une fois qu'une fracture s'est formée entre les grains, elle se propage facilement dans toutes les directions), la seconde est au contraire plus résistante dans un sens (on peut casser une feuille, mais il y en a une autre, indépendante, au dessus, et la fracture ne se propage pas) que dans l'autre (c'est facile de délaminer les feuilles).
Il faut prendre la comparaison avec des pincettes, mais c'est l'idée.

 

[moufy55]

Quand on sait pas, est-ce qu’on peut dire une ânerie ?

Parce que dans les biscottes, en plus des fibres, je sais qu’il y a pas mal de fer

 

[ilfaitvraimentbeau]

merci gOb !

 

[geger]

Pâte feuilletée oui,
et toute cette eau ferrugineuse,
qui s'en est allée donner des gros biscottos* aux requins...!

Mesdames, Mesdemoiselles, Messieurs,

En tant que dégueulé, heu, en tant que délégué de la... de la ligue anti-alcoolique, je vous parlerai de... de l'eau
minérale, de l'eau ferrugineuse.

L'eau fer... l'eau ferrugineuse, comme son nom l'indique, contient du fer... du fer (rire). Et le
dire, c'est bien, mais le faire, c'est mieux !

L'alcool non, mais l'eau ferru, l'eau ferrugineuse oui!.

Et je suis fer, heu... heu, et je suis fier, de faire à cheval... sur le principe une conférence contre Hoc, contre l'alcool.

L'alcool non, mais l'eau ferru, l'eau ferru l'eau ferrugineuse oui.
Et pourquoi y a-t-il du fer dans l'alcool ? Euh, dans l'eau ferru ferrugineuse, hum? Parce que le fer à repasser, heu, pas le
fer,... l'eau, disais-je, l'eau, c'est parce que l'eau a passé et a repassé sur le fer, et le fer a dissout. Il a dissout
le fer (rire). Et le fer a dix sous, c'est pas cher Hoc hein ?

Alors pourquoi boire cet alcool qui plus onéreux que l'eau ferru..., ferrugineuse, ruine la santé et le portefeuille?

L'alcool non, mais l'eau ferru, l'eau ferru ferrugineuse oui !.
D'ailleurs l'alcool brûle les tissus de l'organisme et vous le sentez quand vous en bouvez, quand vous en buvez, ça pique !
Alors que le vers solitaire, heu, non, pas le vers solitaire, heu, heu, le, heu, le fer est salutaire (rire)
D'ailleurs ne dit-on pas : une santé de fer ? hum ?
Un homme de fer ? hum ?
Un ch'min de fer ? hum ? (un petit peu plus bas)
Un mammifère ? (presque tout bas et hésitant)
Alors suivez-moi et comme disait mon grand fer heu, mon grand père, il faut vivre mais pas s'en faire (Long rire exagéré)

L'alcool non, mais l'eau ferru, l'eau ferru ferrugineuse oui !

* @moufy55
(pardon j'avais oublié le n°)

 

[serge 91]

Quand on sait pas, est-ce qu’on peut dire une ânerie ?

On prend le risque de voir un modérateur intervenir.....

 

[geger]

Heureusement que le modérateur n'intervient pas à chaque c..., ânerie !

 

[moufy55]

Un modera... ? Connaît pas

Je suis partisan de la bonne humeur et du sourire rieur en général, tant qu’il n’entame pas le sujet de fond qui est très intéressant.
Que serait-ce un forum, sans jeux de mots et sa communauté de lurons

 

[Aiwass]

Quand on sait pas, est-ce qu’on peut dire une ânerie ?

c'est se que je fait en général en précisant bien que sa peut être une grosse bourde liée a mon ignorance

 

[yvon29]

Bonjour

Les aciers anciens étaient obtenus en petites sections par puddlage pour decarburer ou decarboner la fonte, puis martelage à chaud ( très chaud...) des barres.
Voir ce site
Ensuite ces barres étaient soudées entre elles pour former de plus grosses sections.
Sur cette ancre on voit bien les différentes couches qui font environ 1 cm d'épaisseur.


Le forgeage et le laminage de l'acier permettent d'obtenir un fibrage dans la matière.
C'est pour cette raison qu'une pièce forgée est plus résistante qu'une pièce taillée dans la masse, ou pire soudée.

Autre chose: j'ai beaucoup étudié des pièces en titane.
Le forgeage de certains alliages permet d'avoir un structure aiguilletée particulièrement intéressante en fatigue

 

[LHM]

Bonjour,
Si j'ai bien suivi, il vaut mieux avoir à fer (@geger) à de l'acier moulé, fondu, plutôt qu'à de l'acier forgé.
Pâte feuilletée ou pâte sablée.
Bravo aux forges de la marine pour cette monstrueuse réalisation. #1

 

[MegaHertz]

Bonjour,

Non, l'acier forgé sera beaucoup plus résistant parce que les fibres servent d'armature.
Quand tu prends un échantillon d'acier moulé à la bino c'est constitué de grains, l'ensemble de la matrice est moins résistant aux solicitations de torsion et traction que les fibres.

Dans le sens normal aux fibres tu as grosso modo la même résistance que de l'acier moulé.

Faut voir qu'on ne forge pas un cube qu'on usine.
Par exemple pour un crochet ou un outil on va forger pour que les fibres servent à renforcer l'objet.

 

[yvon29]

Bonjour

Quand tu prends un échantillon d'acier moulé à la bino c'est constitué de grains

La plupart sinon tous les métaux et alliages « ordinaires » sont composés de grains.
Un des intérêts du forgeage est justement la réduction de le taille du grain ( voir cette page....)

Quand on casse un outil en acier traité, un foret par exemple, on voit que le grain est très fin.
Par contre un bout de fer plat cassé montrera des grains beaucoup plus gros.

Si j'approfondis,à l'initiation de la rupture, la toute première fissure fera la longueur du grain ( soit on aura fendu un grain, soit décollé deux grains !)
Or un fissure plus petite propagera plus lentement qu'une plus grande ( ou pas du tout !!!)
Donc un matériaux à grain fin sera plus résistant que le même avec plus gros grain .
Forgé > laminé > fonderie ou soudure.

 

[LHM]

Re,
Pour pousser plus loin le bouchon,
Comment peut-on savoir si on est dans le sens des fibres ou bien dans le travers ?
en dehors de la forme du laminé ?
Coupe, chauffe, pliage, flexion quand possible -
PS - je n'ai pas de bino.

on va forger pour que les fibres servent à renforcer l'objet

.
D'où le forgeage des vilebrequins des moteurs thermiques.
Mais il se fabrique des vilebrequins en acier moulé ou fonte.
Les choix sont difficilement compréhensibles.

 

[geger]

Comment peut-on savoir si on est dans le sens des fibres ou bien dans le travers ?

S'il ronronne quand tu le caresses, c'est que t'es dans le sens du poil.

 

[g0b]

En forme le @geger aujourd'hui

 

[Charly 57]

En forme le @geger aujourd'hui

Oui il l'a sur les genoux !!!

 

[geger]

Mince! grillé!
Malheureusement, sur cette photo,
c'était mon Pompon adoré, qui n'est plus...

 

[yvon29]

Re bonjour

Je vais finir par vous endormir...

Comment peut-on savoir si on est dans le sens des fibres ou bien dans le travers ?

Quand on étudie la gamme de forge, on fait en sorte que les déformations conduisent au fibrage désiré.

En particulier que les fibres dans la pièce brute correspondent aux contraintes dans la pièce.
Il est très important d'éviter « les replis de forge » qui conduisent à des discontinuités justement dans le fibrage...
On le detecte si je me souviens bien par attaque chimique ( ou peut-être aussi Rx ou Ultrasons..)
Sanction : rebut

Évidemment, le volume de la pièce finie et « balancée » dans le brut, et un premier pré usinage à la forge permet de positionner au mieux la pièce finie.

 

[geger]

Bien d'accord avec ce que tu dis @yvon29, ça revient à dire que le "fibrage" doit se décider dès la conception...
On peut se douter, selon le rapport des dimensions, et les efforts envisagés (si ça a été bien conçu);
La question qui reste en suspens:
comment connaitre le sens du "fibrage" réel sur une pièce finie, sans essai destructif?

 

[LHM]

re,
Il y en a des choses intéressantes à dire à propos d'un bout de ferraille !
Notre ancien menuisier, qui façonnait ses fers de toupie, était toujours à la recherche d'une
lame de ressort de suspension ( voiture ancienne ) de largeur utile pour pouvoir l'affûter dans le bon sens, le sens du fil,
pour faire allusion au bois..

 

[yvon29]

Bonjour

Eh bien c'est simple....
Il suffit :
soit d'avoir de l'expérience ( beaucoup !!! ... ),

soit, on utilise un logiciel éléments finis un peu trappu ( SAMCEF, NASTRAN, etc...) qui est couplé avec l'analyse thermique en transitoire sur la durée des frappes...

Ça prend en compte la plastification de la matière, sa température et l'énergie apportée par le coup,

On « voit » donc l'évolution du fibrage entre les étapes de frappe et aussi les risques de défauts...

et ya pu ka !

 

[geger]

ça, c'est pour la fabrication, mais

sur une pièce finie ?

 

[JJL57]

Evitons de parler de fer qui n'existe qu'à l'état de Fil. (Le fil de fer)
Ce que nous utilisons en usinage ou en construction métallique c'est de l'acier.
Alliage fer carbone ou aciers alliés fer carbone + éléments améliorants les performances.
la structure des aciers est relativement complexe suivant leur nature leur élaboration et leurs traitements thermiques.
Il y a des aciers austénitiques martensitiques et une exception les aciers frittés (lédéburitiques)
Le diagramme de Roseboom résume les différents états en fonction du pourcentage de carbone.
Les laminages s'ils confèrent à l'acier un fibrage ne créent pas de contraintes internes puisque fait à chaud et ensuite refroidis lentement dans des enceintes. les aciers laminés sont livrés à l'état recuit.
Par contre les aciers étirés ou comprimés le sont à froid et conservent des contraintes internes qui peuvent se libérer au moment de l'usinage.
En chaudronnerie avant de travailler la tôle( laminée à froid) on "casse le nerf" de la tôle en la passant plusieurs fois dans une cintreuse en inversant le sens à chaque fois, ce qui libère les contraintes et la rend plus malléable.
En pliage on parle de fibre neutre, les fibres externes s'allongent alors que les fibres internes se compriment.

Quand à l'encre de marine de IFVB elle a peut être été réalisée par forgeage/soudure de fers plats mis en forme un peu comme le damasquinage, peut être.....

 

[moufy55]

En partant d’une simple observation touristique, ce sujet est devenu très pointu et rudement intéressant

 

[ilfaitvraimentbeau]

merci pour votre intérêt et vos réponses techniques intéressantes pour ce petit sujet déniché en vacances !

j'ai trouvé une vidéo montrant la fabrication par forgeage d'une ancre (plus petite que celle photographiée)

 

[yvon29]

Bonsoir
Tu insiste, tu as raison....

comment connaitre le sens du

Mon domaine c'était les alliages de titane...
Un attaque en surface de le pièce permet de vérifier plein de « choses » : c'est le blue etch : attaque ( chimique ) bleue.

Trouvé sur le web : ce site ......

Contrôles non destructifs

Le Blue Etch (attaque bleue) est un procédé d’anodisation réalisé dans un bain de phosphate trisodique suivi d’une opération de décapage contrôlée permettant d’enlever la couche d’oxyde formée lors de cette phase d’anodisation.

Champ d’applications
Le procédé a pour but de mettre en évidence la structure et de détecter les indications visibles en surface telles que :

• Ségrégations chimiques, α, β, siliciures
• Inclusions
• Porosités
• Criques, replis de forge, replis
• Zones de surchauffe, zones de sous chauffe locales
• Incrustations, inclusions
• Hétérogénéités
• Cisaillements, décohésions
• Zones de contamination α−case locales, peaux d’oxyde
• Ecrouissage
• Surchauffe locale de polissage ou brulure d'usinage
• Variation brutale de fibrage, taille de grain, grains non recristallisés
• Et toute autre .décelable par ce procédé de contrôle ( défauts de manutention d’usinage)

Désolé, je ne connais rien au sujet des aciers
( très peu utilisé dans le turboreacteur :
beaucoup de titane, et de base nickel - les fameux nickel/chrome Inconel... , un peu d'aluminium et quelques exotiques - monocristaux... )
Et de plus en plus de composites !

 

[Alex31]

il me semble que avec un contrôle métallurgique destructif, on doit obtenir ce genre de résultat
(sciage en deux, polissage , puis attaque avec un acide (???) lointain souvenir d'un TP d'étudiant

dommage que l'image ne soit pas plus grande
source
https://www.farinia.com/fr/forge/fo...chaud-explications-avantages-et-inconvenients
Structure granulaire des composants forgés