Intérêt du sandwich en acier

[Jonathan P.]

(Sorry hein, ça doit être la De Molen qui m'a un peu tapé sur la tête )

[G-M]

Alors justement, l'histoire du sandwich...
Bien compris que le but est d'associer dureté et souplesse, mais moi ça me pose question.
Si je prends une barre de chocolat et que je la plie elle casse. Si je mets la même barre entre deux tranches de pain de mie, elle cassera aussi arrivée au même angle.
Si je fond le chocolat sur la tranche, la tranche ne va pas cassée mais le chocolat dessus va craqueler.
dans tout les cas il y a rupture dès que la limite de la matière est atteinte.
Différent dans le cas de l'acier? Du au fait que les deux sont soudés?

Je crois(je me demande même si on n'en a pas parlé déjà) que la différence est à chercher dans l'épaisseur de la partie cassante.
Si tu as deux lames de 3mm d'épais. L'une en homogène et l'autre en sanmaï (3x1mm) . si les couches exterieures du sanmai sont molles, on peut considérer qu'on a une lame de 3 mm et une lame de 1mm.
Lorsque l'on plie ces deux lames suivant le même angle, les contraintes seront bien plus importantes dans la lame de 3 que dans celle de 1 mm.
C'est clair?
Imaginez les contraintes de traction dans la paroi à l'extérieur du pli et les contraintes de compression à l'intérieur du pli. On sent bien que c'est différent.
Enfin je le sent comme ça.
Faudrait regarder des calculs de flexion pour voir.

[Jack]

ben ça change pas mal , c'est devenu un marque plutôt four tout le mot tamahagané.

fourre-tout

[Jack]

bon après, c'est surement propre hein. un moment je voulais acheter un truc chez eux aussi.

super

[Jack]

Alors justement, l'histoire du sandwich...
Bien compris que le but est d'associer dureté et souplesse, mais moi ça me pose question.
Si je prends une barre de chocolat et que je la plie elle casse. Si je mets la même barre entre deux tranches de pain de mie, elle cassera aussi arrivée au même angle.
Si je fond le chocolat sur la tranche, la tranche ne va pas cassée mais le chocolat dessus va craqueler.
dans tout les cas il y a rupture dès que la limite de la matière est atteinte.
Différent dans le cas de l'acier? Du au fait que les deux sont soudés?

La pertinence du raisonnement le dispute à l'argumentation scientifique.

[Jack]

Je crois(je me demande même si on n'en a pas parlé déjà) que la différence est à chercher dans l'épaisseur de la partie cassante.
Si tu as deux lames de 3mm d'épais. L'une en homogène et l'autre en sanmaï (3x1mm) . si les couches exterieures du sanmai sont molles, on peut considérer qu'on a une lame de 3 mm et une lame de 1mm. Lorsque l'on plie ces deux lames suivant le même angle, les contraintes seront bien plus importantes dans la lame de 3 que dans celle de 1 mm.
C'est clair?

non

[baalot]

Ben on a bien avancé là du coup.

[kraspek]

ben ça change pas mal , c'est devenu un marque plutôt four tout le mot tamahagané.

fourre-tout

[Jonathan P.]

Je crois(je me demande même si on n'en a pas parlé déjà) que la différence est à chercher dans l'épaisseur de la partie cassante.
Si tu as deux lames de 3mm d'épais. L'une en homogène et l'autre en sanmaï (3x1mm) . si les couches exterieures du sanmai sont molles, on peut considérer qu'on a une lame de 3 mm et une lame de 1mm. Lorsque l'on plie ces deux lames suivant le même angle, les contraintes seront bien plus importantes dans la lame de 3 que dans celle de 1 mm.
C'est clair?

non

Moi je trouve ça clair. Pas sûr que ça soit juste cela dit, mais ça me convainc plutôt a priori. Non?

[littlecity]

ben ça change pas mal , c'est devenu un marque plutôt four tout le mot tamahagané.

fourre-tout

Ho merde, moi aussi ça me dérangeait le coup du "four tout". C'est donc la fin des haricots puisque cet innocent souci de la langue juste ferait de moi un grammairien nazi d'opérette à monocle!!! Au secours!
Bon, GM, pourton expli, j'ai compris. Et moi non plus je ne suis pas convaincu.
Quand tu dis "contrainte" ça sous-entend qu'on prend en compte la force nécessaire à plier la lame. Or il me semblerait plutôt qu'on s'en foute, ici. Il faudra une force plus grande pour péter une lame épaisse qu'une lame fine, mais elles casseront peut-être au même angle de pliage... Or c'est ça qui compte, finalement.

[Fouin'toc]

Rassure-moi, tu n'as aucune connaissances en résistance des matériaux?

Je vote pour GM.
Tout est là:

Imaginez les contraintes de traction dans la paroi à l'extérieur du pli et les contraintes de compression à l'intérieur du pli. On sent bien que c'est différent.

[littlecity]

Rassure-moi, tu n'as aucune connaissances en résistance des matériaux?

Absolument aucune. C'est bien la première fois que ça rassure quelqu'un, d'ailleurs.

[Fouin'toc]

Hihihi.

[Madnumforce]

Le problème, c'est vraiment le slag, intrinsèque à la réduction en bas fourneau sans passage par une phase liquide.

On avait conscience de ce problème par le passé, ce qui pouvait d'ailleurs justifier l'utilisation de minerai plus "purs" que d'autres. Une fois la loupe recueilli dans le bas fourneau, on pouvait améliorer les choses. Tu a décris la cémentation et le cinglage, on pourrait y ajouter le puddlage utilisé jusque dans les années 1900.

Quand on voulait obtenir des aciers fins (pour les armes de qualité ou pour les ressorts d'horlogerie) on utilisait des méthodes différentes. On partait d'une matière déjà élaborée par les méthodes décrites ci-dessus, et on utilisait des creusets.

Alors là, attention. Le pudllage n'a rien à voir avec l'élimination des inclusions non métalliques. C'est une des premières méthodes efficaces permettant de convertir de la fonte en acier ou en fer. Fonte déjà issue de hauts fourneaux, et n'ayant pas le problème des inclusions non métalliques propre aux loupes issues de bas fourneaux. Les fours à réverbère employés pour le puddlage montaient assez en température pour fondre de la fonte, mais pas du fer. C'est même précisément sur ce principe que repose le puddlage: quand la fonte se décarbure au contact des matériaux oxydant jeté dedans et du courant d'air brûlant, son point de fusion augmente (c'est visible sur le digramme de phase fer-carbone). Le fer formait alors des boulets solides dans la masse de fonte en fusion, que l'ouvrier pouvait récupérer. Bon, il s'agissait de bien "régler" le four pour obtenir la température adéquate à laquelle le fer solidifie, mais c'est un procédé de conversion et d'affinage propre à une sidérurgie déjà relativement moderne.

Idem pour la pureté du minerai. Quand on parle de la pureté d'un alliage de fer, on parle généralement de la teneur en éléments parasites et néfastes comme le phosphore et le souffre, pas des inclusions non metalliques, qui ont cessé d'être un problème depuis que les alliages de fer sont élaborés à partir de la fonte. Par exemple, l'analyse de la loupe de Tamahagane donnée par Casca, je crois, montre un métal sidérurgiquement d'une très bonne pureté, tout à fait dans les normes actuelles. Mais cet acier de bonne qualité est intimement mélangé dans la loupe avec des minéraux vitrifiés et d'autres scories. Ce problème, par contre, peut effectivement être réglé en portant à fusion le matériau. En phase liquide, s'opère alors une simple décantation: l'acier descend, et les minéraux fondu et les autres cochonneries remontent à la surface. Le taux de carbone a aussi tendance à s'homogénéiser dans un premier temps au sein de la masse de fer/acier fondu (puis des phénomènes de ségrégation commencent à entrer en jeu, qui donnent naissance au wootz). Cet "acier fondu" était alors gage de qualité, à une époque où l'on trouvait encore du mauvais fer mal corroyé.

Alors justement, l'histoire du sandwich...
Bien compris que le but est d'associer dureté et souplesse, mais moi ça me pose question.
Si je prends une barre de chocolat et que je la plie elle casse. Si je mets la même barre entre deux tranches de pain de mie, elle cassera aussi arrivée au même angle.
Si je fond le chocolat sur la tranche, la tranche ne va pas cassée mais le chocolat dessus va craqueler.
dans tout les cas il y a rupture dès que la limite de la matière est atteinte.
Différent dans le cas de l'acier? Du au fait que les deux sont soudés?

Moi, perso, je trouve cette comparaison assez claire.

Mais là, c'est justement le moment où on arrive aux limites des impressions et des sensations subjectives, et qu'il faut justement faire appel à la science. Notament se pencher sur un test extrêmement standard en RdM, mais hélas jamais intégré dans les datasheets des aciers: l'essai de traction. Cet essai renseigne sur énormement de caractéristiques mécaniques fondamentales des aciers. On en retire:
E , le module d'Young, ou module d'élasticité, usuellement en mégapascal (MPa) pour les aciers : c'est la "susceptibilité" à l'élongation élastique, en gros la "raideur" (élastique). Exemple: si au bout de deux poutres de profil et longueur rigoureusement identiques, l'une d'acier l'autre de polypropylène (un plastique souple), on suspend un poids, la flèche plus importante prise par la poutre en PP par rapport à celle en acier est le signe d'un module d'élasticité plus faible.
Re, la limite d'élasticité, aussi en MPa : c'est la force par unité de surface de section (prise perpendiculairement à la solicitation en traction) à partir de laquelle le matériau ne revient plus rigoureusement à sa longueur initiale. S'étant un peu rallongé de manière définitive (déformation résiduelle), il commence à montrer un comportement plastique, là où jusqu'à présent il se comportait élastiquement (et revenait alors toujours à sa longueur initiale). Cette limite peut être parfois difficile sinon impossible (non pertinente) à déterminer.
Rm, la résistance mécanique, aussi en MPa: c'est la force par unité de surface à laquelle le matériau cède pour de bon, et casse. C'est parce que la Rm du caoutchouc vulcanisé est beaucoup plus basse que celle de l'acier que vous pouver craquer à la main sans problème un élastique de 1mm² de section, mais que ça risque d'être coton de réussir avec la même section de corde à piano (il faudrait exercer un force de traction de l'ordre de 180kg)
A%, l'allongement à la rupture, sans dimension: c'est l'élongation relative à laquelle le matériau a cédé.

Alors, c'est choquant, mais de ce que j'ai cru comprendre, le traitement thermique n'a pas la moindre influence sur le module d'Young. Même la nuance n'a pas un impact énorme (quand on reste dans des aciers assez "normaux", où le fer reste ultra majoritaire). Apparement, ce serait une propriété intrinsèque fondamentale liée à la structure atomique de l'atome de fer. Dans tous les cas, on reste dans les 200-220GPa. Concrètement, ça veut dire que si on prend un fil d'un alliage de fer commun, de 1mm² de section et qui fait 1m de long, pour allonger (en tirant dessus) d'1mm, il faut appliquer dessus une force de 20.5 à 22.5kg, Donc de 41 à 45kg pour l'allonger de 2mm, etc, vous pigez l'idée.

Mais là où la nuance ou le TT fait une sacrée différence, c'est pour Re, Rm et A%: plus l'acier sera doux, plus sa Re et Rm seront faibles, mais plus A% sera grand, et inversement plus l'acier est dur, plus Re et Rm sont élevés, et plus A% est bas. Je crois que dans les aciers durs trempés durs, Re et Rm se retrouvent à être très proches mais très elevés (à 1800MPa on est déjà pas mal, mais on peut monter à 2200MPa), et A% est inférieur à 5%, même à 2%. A l'opposé, un C20 recuit aura une Rm aux alentours de 420MPa, mais un A% de 25%.

Ce n'est pas forcément évident à visualiser concrètement, ce que veulent dire ces chiffres, parce que à interpréter ça donne des résultats assez contre-intuitif. Par exemple que notre C20 recuit est aussi "raide" à déformer élastiquement que du C75 trempé à 64HRC. Le mot important, c'est "déformation élastique". Par contre, notre C75 n'accepte quasiment pas de déformation plastique: soit il est élastique, soit il rompt. Le C20, au contraire, s'allongera du quart de sa longueur avant de casser, mais il cassera à même pas 1/4 de la force nécessaire à faire péter le C75 qui n'a pas voulu se déformer plastiquement. Conséquence du comportement essentiellement élastique du C75, et largement plastique du C20: le C75 est perpétuellement "raide", et pour obtenir une déformation (temporaire puisqu'élastique) deux fois plus importante, il faut en gros appliquer deux fois plus de force, alors qu'avec le C20, dès qu'on est entré dans le domaine plastique, il n'y a pas forcément besoin d'un surplus de force important pour générer des déformations durables.

J'aurais bien continué à expliquer les implications dans le cas d'une application à une lame de couteau, mais là je tombe de fatigue, et en plus il faudrait probablement commencer à faire des petits schémas, parce que déjà là j'ai probablement perdu pas mal de monde.…
Sur ce, bonne soirée les aminches, et à demain.

[G-M]

Pour illustrer ce que je disais plus haut:
A :lame homogène
B :lame sandwich

1: vue en coupe
2: on se concentre sur la partie dure. Celle qui risque de casser
3: on plie les deux lames au même angle. Les flèches représentent les efforts de traction sur la partie extérieure du pli. Plus on s'éloigne de la partie centrale de la lame, plus les efforts sont importants. Plus on tend à allonger "la fibre"
4: si on zoome c'est plus flagrant. Enfin en principe, si c'est dessiné proprement.