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MÉTALLOGRAPHIE Essais mécaniques

Les propriétés mécaniques des métaux et alliages sont d'un intérêt considérable puisqu'elles conditionnent non seulement tous les problèmes de mise en forme des matériaux mais aussi leur comportement en service dans des applications extrêmement diversifiées. Pour un problème déterminé, le choix d'un matériau dépendra de propriétés mécaniques telles que résistance, dureté ou ductilité, et il est donc nécessaire de les mesurer avec un certain nombre d'expériences que l'on appelle les essais mécaniques.

Ces essais ont plusieurs objectifs :

– Ils permettent, tout d'abord, d'étudier les lois physiques qui régissent le comportement mécanique des matériaux et constituent à ce titre un outil de recherche très efficace.

– Ils conduisent à des expériences où l'on reproduit le mieux possible les conditions d'emploi prévues d'un matériau particulier, sous une forme simplifiée et normalisée, ce qui permet de déterminer ainsi la plupart des propriétés mécaniques ; les résultats obtenus aidant par ailleurs à la mise au point de matériaux nouveaux et d'applications plus vastes.

– Ils servent, d'autre part, à dresser des tables de valeurs des différentes caractéristiques mécaniques destinées à la fois à l'ingénieur qui réalise un projet et au chercheur penché sur une étude particulière.

– Ils déterminent, enfin, si un alliage est conforme aux propriétés requises. Ce type d'essai est fréquemment utilisé dans l'industrie : c'est l'essai de contrôle dont l'objectif est d'obtenir avec rapidité des renseignements courants sur la qualité des produits, la précision étant reléguée au second plan. L'analyse des résultats est alors pour une grande part un problème de statistique.

Les essais mécaniques peuvent se diviser en deux grands groupes :

– Le premier correspond aux essais qui ne dépendent pas du temps de façon fondamentale : l'essai de traction ou de compression détermine l'aptitude à la déformation d'un matériau soumis à un effort variable ; l'essai de dureté fournit des renseignements sur la résistance à la pénétration d'une pièce dure soumise à un effort constant et l'essai de résilience caractérise sa résistance au choc.

– Dans le second groupe, qui rassemble les essais où le temps est un facteur principal, l'essai de fatigue étudie le comportement du métal vis-à-vis de sollicitations alternées bien inférieures à sa charge de rupture, l'essai de fluage mesure la déformation, en fonction du temps, du métal sous charge constante à température élevée, et le frottement intérieur met en évidence la dissipation d'énergie par un corps en vibration.

Tous ces essais, qui mettent en œuvre des techniques particulières, sont en relation étroite avec la structure des matériaux et permettent de prévoir leur comportement dans des conditions réelles d'utilisation.

Essais indépendants du temps

Traction

L'essai de traction est, depuis bien des années, le procédé expérimental le plus largement utilisé dans l'étude du comportement mécanique. Il permet l'étude détaillée des propriétés mécaniques de base, et il est à l'origine de la plupart des connaissances actuelles. En outre, son interprétation est simple lorsqu'il est complété par des observations micrographiques, optiques et électroniques, qui renseignent sur les modes de déformation mis en jeu.

Principe

Courbe de traction : schéma

Courbe de traction : schéma

L'essai de traction consiste à appliquer à un échantillon cylindrique ou prismatique, de forme et de dimensions standardisées, un effort de traction F et à mesurer l'allongement correspondant Δl, ou bien à imposer un allongement constant Δl et à mesurer l'effort de traction F. En portant ces deux valeurs sur un diagramme, on obtient la courbe expérimentale de traction du[...]

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Écrit par

  • : Directeur des études à l'école des Mines de Paris

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Courbe de traction : schéma

Courbe de traction : schéma

Traction d'un acier doux et d'un alliage Al-Mg

Traction d'un acier doux et d'un alliage Al-Mg

Caractéristiques mécaniques de divers matériaux

Caractéristiques mécaniques de divers matériaux

Autres références

  • ACIER - Technologie

    • Écrit par Louis COLOMBIER, Gérard FESSIER, Guy HENRY, Joëlle PONTET
    • 14 176 mots
    • 10 médias
    ...cémentite. Mais la superposition de ces deux constituants peut prendre des formes très différentes selon les conditions dans lesquelles ils ont pris naissance. Les structures de l'acier peuvent ainsi être extrêmement variées ; elles sont aisément mises en évidence par les techniques de la métallographie....
  • ARTISANAT DU BRONZE (Gaule préromaine)

    • Écrit par Cécile BRETON
    • 2 454 mots
    • 1 média
    Pour élucider le mystère de la fabrication des torques torsadés, une étude métallographique a été menée au Laboratoire de recherche des musées de France sur une sélection d'objets provenant de la vallée de l'Aisne . La métallographie est la seule méthode fiable pour déterminer si un alliage est brut...
  • CHARPY GEORGES (1865-1945)

    • Écrit par Françoise MOYEN
    • 187 mots

    Après ses études à l'École polytechnique, Charpy y reste comme préparateur, et passe en 1889 une thèse de chimie sur l'étude des solutions salines.

    C'est au laboratoire central de la Marine, où il entre en 1892 comme ingénieur, qu'il commence à étudier les problèmes métallographiques....

  • CORROSION

    • Écrit par Gérard BERANGER, Jean TALBOT
    • 5 142 mots
    • 3 médias
    Elles font appel à des techniques très variées. L'examen visuel ou micrographique permet bien souvent de déceler le début du phénomène de corrosion, par exemple l'apparition de piqûres, ou de mettre en évidence sa morphologie.
  • Afficher les 9 références

Voir aussi