Étude des propriétés microstructurales et mécaniques d’un acier (BS2) soudé

Abstract

L’objectif de notre travail est d’étudier l’effet de variation du vitesse de soudage de à l'arc électrique sur les propriétés microstructurales et mécaniques l'acier BS2. Ainsi, suite aux multiples caractérisations expérimentales réalisées pour les différentes éprouvettes mise en évidences avec l’acier utilisé dans la fabrication de la bouteille à gaz en usage du procédé de soudage à l’arc électrique qui est l’acier BS2 dans sont état avant et après soudage, ces caractérisations expérimentales sont essentiellement : ✓ La microscopie optique. ✓ La micro-dureté et la résistance mécanique. Les principaux résultats obtenus se résument comme suit : L’observation au microscope optique du métal de base a montré une structure ferritoperlitique pour tous les échantillons soudés à v= 30mm/min, v= 35mm/min, v= 40mm/min, sauf l’échantillon soudé à v= 45mm/min présente une microstructure de ferrite equiaxe. L’observation au microscope optique la zone affectée thermiquement de l’échantillon soudés à v= 30mm/min, a montré la présence d’une nouvelle morphologie qui est la ferrite aciculaire avec la présence des grains ferritique plats qui s’appellent (ferrite proeutectoïde) ou bien la ferrite de joint de grain (grain boundary ferrite (GBF), mais pour l’échantillon soudés à v= 30mm/min, illustre la micrographie la zone affectée thermiquement de l’échantillon soudé à v= 45mm/min, présente une microstructure fine de ferrite equiaxe. Il est bien connu que les microstructures obtenues présentent d’excellentes propriétés mécaniques. L’observation au microscope optique la zone fondue (en haut) a montré une microstructure très riche en ferrite aciculaire pour tous les échantillons soudés à v= 30mm/min, v= 35mm/min, v= 40mm/min, sauf l’échantillon soudé à v= 45mm/min présente une microstructure de ferrite equiaxe. Ferrite aciculaire donne des bonnes propriétés mécaniques aux aciers. Pour la zone fondue (en milieu) a montré les mêmes microstructures comme la zone fondue (en haut), sauf les échantillons soudés v= 35mm/min, v= 40mm/min sont caractérisés par l’apparition d’une nouvelle morphologie qui s’appelle la ferrite de widmansttaten (FW). Cette microstructure donne des mauvaises propriétés mécaniques aux aciers. Pour la zone fondue (en bas) a montré une microstructure très riche en ferrite aciculaire pour l’échantillons soudés à v= 30mm/min. Mais pour les échantillons soudés à v= 35mm/min, v= 45mm/min, présente une microstructure fine de ferrite equiaxe. Les microstructures très fines présentent d’excellentes propriétés mécaniques (bonne ténacité des joints soudé). Nous remarquons une augmentation de la dureté dans la Zone Fondue par rapport à la ZAT qui apparemment présente une diminution de la dureté à cause de l’effet de diffusivité de chaleur de l’énergie de soudage qui se dissipe de manière progressive relativement à l’éprouvette réalisée à la vitesse de soudage de 35 mm/mn, celle-ci manifeste une diminution de la dureté dans la Zone Fondue par rapport la Zone Affecte Thermiquement qui présente une augmentation de la dureté. Notre résultats sont en bonne agreement avec la littérature, car les grandes valeurs de la micro-dureté sont mesurées toujours au niveau de la zone fondue. La variation des propriétés de la zone soudé peut s’influer par plusieurs facteurs, comme les contraintes résiduelles après soudage. D’autre coté, la diminution de la taille, la présence des inclusions métalliques et la présence de quelques morphologies ferritique comme la ferrite de widmanstätten (FW) et la ferrite aciculaire (FA). La diminution de la micro-dureté peut être provoqué par réduction des défauts de réseau cristallin générés après soudage, l’augmentation de la taille des grains, et la formation de la ferrite dans la microstructure. Les résultats de la résistance mécanique sont inversement proportionnel avec la micro dureté, c'est-à-dire quand la micro dureté augmente la résistance mécanique diminue et l’inverse. On conclu que les meilleurs propriétés microstructurales et mécaniques sont obtenu à vitesse de soudage 30mm/min et le 45mm/min.