{"id":30893,"date":"2024-10-08T09:04:44","date_gmt":"2024-10-08T09:04:44","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=30893"},"modified":"2024-10-23T01:31:49","modified_gmt":"2024-10-23T01:31:49","slug":"what-is-the-welding-heat-affected-zone","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/fr\/what-is-the-welding-heat-affected-zone\/","title":{"rendered":"Qu'est-ce que la zone affect\u00e9e par la chaleur de soudage ?"},"content":{"rendered":"

Le\u00a0zone affect\u00e9e thermiquement par soudage<\/a>\u00a0Il s'agit de la zone o\u00f9 le m\u00e9tal de base solide, de part et d'autre de la soudure, subit des modifications importantes de structure et de propri\u00e9t\u00e9s sous l'effet du cycle thermique de soudage. On parle alors de zone affect\u00e9e thermiquement. Un joint soud\u00e9 est un proc\u00e9d\u00e9 de soudage compos\u00e9 de trois parties\u00a0: le cordon de soudure, la zone de fusion et la zone affect\u00e9e thermiquement.<\/p>\n\n\n\n

1. D\u00e9finition<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Sous l\u2019action d\u2019un zone affect\u00e9e thermiquement par soudage<\/a> soudage par fusion, la zone o\u00f9 la structure et les propri\u00e9t\u00e9s changent dans une certaine plage pr\u00e8s des deux c\u00f4t\u00e9s de la soudure est appel\u00e9e \u00abzone affect\u00e9e thermiquement par soudage<\/a>La soudure est principalement compos\u00e9e de deux parties\u00a0: le cordon de soudure et la zone d'ombre chaude. Entre les deux, se trouve une zone de transition appel\u00e9e zone de fusion. Par cons\u00e9quent, pour garantir la qualit\u00e9 des soudures, il est n\u00e9cessaire que la structure et les propri\u00e9t\u00e9s de la soudure et de la zone affect\u00e9e thermiquement r\u00e9pondent simultan\u00e9ment aux exigences. Avec l'utilisation continue de divers aciers \u00e0 haute r\u00e9sistance, d'aciers inoxydables, d'aciers r\u00e9fractaires et de certains mat\u00e9riaux sp\u00e9ciaux en production, les probl\u00e8mes li\u00e9s \u00e0 la zone affect\u00e9e thermiquement se complexifient et constituent le point faible des soudures. C'est pourquoi les chercheurs de nombreux pays se sont pench\u00e9s sur la zone affect\u00e9e thermiquement.<\/p>\n\n\n\n

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L'\u00e9tendue de la ZAT varie en fonction de l'apport de chaleur du proc\u00e9d\u00e9 de soudage, de la conductivit\u00e9 thermique du mat\u00e9riau et de la vitesse de refroidissement. Un apport de chaleur plus \u00e9lev\u00e9 ou une vitesse de refroidissement plus lente entra\u00eenent g\u00e9n\u00e9ralement une ZAT plus importante.<\/p>\n\n\n\n

2. Distribution des tissus<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Selon le zone affect\u00e9e thermiquement par soudage<\/a> Parmi les aciers, les aciers destin\u00e9s au soudage se divisent en deux cat\u00e9gories\u00a0: les aciers \u00e0 faible tendance \u00e0 la trempe, comme les aciers \u00e0 faible teneur en carbone et certains aciers faiblement alli\u00e9s, appel\u00e9s aciers \u00e0 trempe dure\u00a0; les aciers \u00e0 forte tendance au durcissement. Les nuances d'acier plus fortes, comme les aciers \u00e0 moyenne teneur en carbone, les aciers alli\u00e9s tremp\u00e9s et revenus \u00e0 faible et moyenne teneur en carbone, sont appel\u00e9s aciers \u00e0 trempe facile. En raison de cette tendance \u00e0 la trempe diff\u00e9rente, la structure de la zone affect\u00e9e thermiquement par le soudage diff\u00e8re \u00e9galement entre les deux types d'aciers.<\/p>\n\n\n\n

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3. Performances<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

La distribution microstructurale de la zone affect\u00e9e thermiquement par soudage est h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne, et donc les performances sont \u00e9galement h\u00e9t\u00e9rog\u00e8nes. La zone affect\u00e9e thermiquement par soudage est diff\u00e9rente du cordon de soudure, et ce dernier peut r\u00e9pondre aux exigences de performance en ajustant sa composition chimique et en utilisant un proc\u00e9d\u00e9 de soudage appropri\u00e9. Les performances de la zone affect\u00e9e thermiquement ne peuvent \u00eatre ajust\u00e9es en termes de composition, ce qui cr\u00e9e un probl\u00e8me d'h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 sous l'effet des cycles thermiques de soudage. Pour les structures soud\u00e9es classiques, le durcissement, la fragilisation, la trempe et l'adoucissement de la zone affect\u00e9e thermiquement, ainsi que les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques globales, la r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion et les propri\u00e9t\u00e9s de fatigue, sont principalement pris en compte, et sont d\u00e9termin\u00e9s en fonction des exigences d'utilisation sp\u00e9cifiques de la structure soud\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

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Durcissement<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La duret\u00e9 de la zone affect\u00e9e thermiquement d\u00e9pend principalement de la composition chimique et des conditions de refroidissement de l'acier \u00e0 souder. Elle refl\u00e8te essentiellement les performances de diff\u00e9rentes structures m\u00e9tallographiques. L'essai de duret\u00e9 \u00e9tant plus pratique, la duret\u00e9 maximale HMAX de la zone affect\u00e9e thermiquement est souvent utilis\u00e9e pour \u00e9valuer ses performances, ce qui permet de pr\u00e9dire indirectement sa t\u00e9nacit\u00e9, sa fragilit\u00e9 et sa r\u00e9sistance \u00e0 la fissuration. Dans le cadre du projet, la HMAX de la zone affect\u00e9e thermiquement a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e comme un indice important pour \u00e9valuer la soudabilit\u00e9. Il convient de souligner que m\u00eame une m\u00eame structure pr\u00e9sente des duret\u00e9s diff\u00e9rentes, li\u00e9es \u00e0 la teneur en carbone de l'acier et \u00e0 la composition de l'alliage. Par exemple, la duret\u00e9 de la martensite \u00e0 haute teneur en carbone peut atteindre 600 HV, tandis que celle de la martensite \u00e0 faible teneur en carbone n'est que de 350 \u00e0 390 HV.<\/p>\n\n\n\n

Fragilisation<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La fragilisation de la zone affect\u00e9e thermiquement soud\u00e9e est souvent la principale cause de fissuration et de rupture fragile des assemblages soud\u00e9s. La fragilit\u00e9 et la t\u00e9nacit\u00e9 mesurent la capacit\u00e9 d'un mat\u00e9riau \u00e0 r\u00e9sister \u00e0 la rupture sous des charges d'impact et refl\u00e8tent int\u00e9gralement sa r\u00e9sistance et sa plasticit\u00e9. Plus la fragilit\u00e9 d'un mat\u00e9riau est \u00e9lev\u00e9e, plus sa t\u00e9nacit\u00e9 est faible et sa r\u00e9sistance aux chocs est faible. La r\u00e9partition de la microstructure de la zone affect\u00e9e thermiquement n'\u00e9tant pas uniforme, et m\u00eame, dans certaines pi\u00e8ces, sa r\u00e9sistance est bien inf\u00e9rieure \u00e0 celle du m\u00e9tal de base, une fragilisation importante se produit, transformant la zone affect\u00e9e thermiquement en point faible de l'assemblage. Par cons\u00e9quent, la fragilisation de la zone affect\u00e9e thermiquement est \u00e9tudi\u00e9e. Le ph\u00e9nom\u00e8ne de fragilisation implique principalement les m\u00e9canismes de fragilisation tels que la fragilisation des gros grains, la fragilisation de la microstructure et la fragilisation par vieillissement thermique, afin d'am\u00e9liorer la t\u00e9nacit\u00e9 et les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques de l'assemblage. <\/p>\n\n\n\n

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renforc\u00e9<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La zone affect\u00e9e thermiquement par le soudage, en particulier la zone de fusion et la zone \u00e0 gros grains, constitue les points faibles de l'assemblage soud\u00e9. Il est donc n\u00e9cessaire d'am\u00e9liorer sa t\u00e9nacit\u00e9. Cependant, cette t\u00e9nacit\u00e9 ne peut \u00eatre ajust\u00e9e ni am\u00e9lior\u00e9e par l'ajout d'\u00e9l\u00e9ments d'alliage traces, comme la soudure. Elle est inh\u00e9rente au mat\u00e9riau lui-m\u00eame et ne peut \u00eatre am\u00e9lior\u00e9e que dans une certaine mesure par l'am\u00e9lioration de sa t\u00e9nacit\u00e9 et certaines mesures technologiques. Selon les recherches, la t\u00e9nacit\u00e9 de la zone affect\u00e9e thermiquement par le soudage peut \u00eatre am\u00e9lior\u00e9e par les deux mesures suivantes.<\/p>\n\n\n\n

Adoucir<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Les m\u00e9taux ou alliages renforc\u00e9s par \u00e9crouissage ou traitement thermique pr\u00e9sentent g\u00e9n\u00e9ralement diff\u00e9rents degr\u00e9s de perte de r\u00e9sistance dans la zone affect\u00e9e thermiquement du soudage. Adoucissement ou perte de r\u00e9sistance dans la zone affect\u00e9e thermiquement. L'adoucissement des m\u00e9taux ou alliages renforc\u00e9s par \u00e9crouissage est d\u00fb \u00e0 la recristallisation. L'adoucissement ou la perte de r\u00e9sistance dans la zone affect\u00e9e thermiquement a relativement peu d'effet sur les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques des assemblages soud\u00e9s, mais il est difficile \u00e0 contr\u00f4ler.<\/p>\n\n\n\n

4. Effets sur les propri\u00e9t\u00e9s des mat\u00e9riaux<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

R\u00e9sistance et duret\u00e9\u00a0: La zone HAZ peut pr\u00e9senter des niveaux de duret\u00e9 et de r\u00e9sistance diff\u00e9rents de ceux du m\u00e9tal de base. En g\u00e9n\u00e9ral, les zones proches de la soudure sont soumises \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es et peuvent devenir plus dures et plus cassantes, en particulier dans les aciers \u00e0 haute teneur en carbone.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfT\u00e9nacit\u00e9\u00a0: La t\u00e9nacit\u00e9 de la zone dangereuse peut \u00eatre r\u00e9duite par la formation de microstructures plus dures et plus cassantes. Ceci est particuli\u00e8rement important dans les applications o\u00f9 la r\u00e9sistance aux chocs est importante.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfR\u00e9sistance \u00e0 la corrosion : Dans certains mat\u00e9riaux, comme certains aciers inoxydables, la chaleur peut provoquer des changements qui affectent la r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion, comme la pr\u00e9cipitation de carbures aux joints de grains.<\/p>\n\n\n\n

5. Importance et contr\u00f4le<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Int\u00e9grit\u00e9 structurelle : <\/strong><\/p>\n\n\n\n

Comprendre et contr\u00f4ler le zone affect\u00e9e thermiquement par soudage<\/a> est essentiel pour garantir l\u2019int\u00e9grit\u00e9 structurelle des composants soud\u00e9s, en particulier dans les applications critiques telles que l\u2019a\u00e9rospatiale, l\u2019automobile et l\u2019ing\u00e9nierie structurelle.<\/p>\n\n\n\n

Optimisation Param\u00e8tres de soudage<\/a>:\u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n

1. Apport de chaleur\u00a0: R\u00e9duire l'apport de chaleur en ajustant la tension, le courant et la vitesse de soudage peut contribuer \u00e0 r\u00e9duire la taille de la zone dangereuse. Un apport de chaleur plus faible permet un refroidissement plus rapide et un risque r\u00e9duit de modifications microstructurelles ind\u00e9sirables.<\/p>\n\n\n\n

\u2461Temp\u00e9rature entre les passes : Le contr\u00f4le de la temp\u00e9rature entre les passes (la temp\u00e9rature entre chaque passe de soudure) peut influencer la microstructure de la zone HAZ, am\u00e9liorant ainsi des propri\u00e9t\u00e9s telles que la t\u00e9nacit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

Pr\u00e9chauffage et traitement thermique apr\u00e8s soudage (PWHT) :<\/strong><\/p>\n\n\n\n

1. Pr\u00e9chauffage\u00a0: L'application de chaleur au mat\u00e9riau avant le soudage peut r\u00e9duire la vitesse de refroidissement et minimiser ainsi le risque de formation de microstructures ind\u00e9sirables, telles que la martensite, dans les aciers. Cela contribue \u00e9galement \u00e0 r\u00e9duire les contraintes r\u00e9siduelles.<\/p>\n\n\n\n

2PWHT : L'application de chaleur apr\u00e8s le soudage peut aider \u00e0 temp\u00e9rer les microstructures dures form\u00e9es dans la zone HAZ, am\u00e9liorant ainsi la t\u00e9nacit\u00e9 et r\u00e9duisant les contraintes r\u00e9siduelles.<\/p>\n\n\n\n

D\u00e9mo vid\u00e9o<\/h2>\n\n\n\n
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