Aciers de construction
Domaine d'application
Après un recuit de normalisation ou une déformation à froid, les aciers de construction sont utilisés principalement dans la construction de bâtiments, travaux publics, ponts, structures maritimes, réservoirs, véhicules et machines, en raison de leur résistance à la traction et de leur limite d'élasticité.
Description
Les aciers de construction non alliés représentent la plus grande part de la production totale d'acier. Ils sont généralement fournis sous forme laminée à chaud.
Propriétés
Soudabilité : Les aciers de construction sont très bien soudables.
Propriétés mécaniques : À l'état +N, les aciers de construction présentent des limites d'élasticité élevées, combinées à une déformabilité plastique suffisante, particulièrement en cas de sollicitations par impact. Il est important de tenir compte de la température à laquelle la résilience (travail de rupture) est testée.
| Désignation (27J) | RJ | J0 | J2 | J3 | J4 | J5 | J6 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Température de test °C | +20 | 0 | -20 | -30 | -40 | -50 | -60 |
Propriétés technologiques
Ce sont des caractéristiques telles que l'usinabilité, la formabilité à froid (découpage, emboutissage profond des tôles), l'aptitude au soudage, la résistance à la corrosion, etc.
Propriétés physiques
Exigences relatives aux propriétés magnétiques, à la conductivité thermique et à la dilatation thermique.
Soudabilité
En raison de l'importance du soudage comme méthode d'assemblage pour les aciers de construction, voici quelques explications sur la soudabilité :
- Aptitude au soudage : L'aptitude au soudage est assurée lorsque les propriétés métallurgiques, chimiques et physiques permettent de réaliser une soudure conforme aux exigences spécifiées.
- Sécurité de soudage : La sécurité de soudage dépend davantage du fabricant que du producteur d'acier. La sécurité de soudage est assurée lorsque la pièce soudée reste fiable en service (sans fragilisation ni fissure). Elle est influencée par la conception de la structure (épaisseur de la tôle, type et disposition des soudures, effet d'entaille) et par les conditions de contrainte (type, amplitude et multiaxialité des contraintes, vitesse de sollicitation, température de service).
- Possibilité de soudage : Elle indique si l'assemblage souhaité peut être réalisé avec les procédés de fabrication choisis. Ces trois facteurs s'influencent mutuellement. L'aptitude au soudage est présente lorsque, après un refroidissement rapide, les structures formées dans la zone affectée par la chaleur (ZAT) restent suffisamment déformables. Il est essentiel de limiter la formation de martensite ou de contrôler la teneur en carbone de l'acier pour que la martensite reste suffisamment déformable.
Outre le carbone, les éléments d'alliage influencent également la tendance à la fissuration des zones durcies dans la ZAT. L'effet combiné du carbone et des éléments d'alliage est souvent exprimé par l'équivalent carbone (Ceq). Une formule couramment utilisée pour les aciers de construction est :
Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 [%].
Dans cette formule, les éléments d'alliage sont exprimés en pourcentage massique. Ils sont ainsi beaucoup moins propices à la fissuration que le carbone. En général, selon l'épaisseur de la pièce, lorsque Ceq >= 0,45 %, l'acier est préchauffé entre 100°C et 150°C avant le soudage. Cette diminution de la vitesse de refroidissement dans la ZAT réduit efficacement la formation de martensite, diminuant ainsi la dureté et la propension aux fissures dans la ZAT.