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MÉTALLOGRAPHIE Essais mécaniques

Essais dépendants du temps

Fluage

Les différents types de fluage

Le fluage est le phénomène suivant lequel un matériau, soumis à un effort constant et maintenu à une température donnée, se déforme en fonction du temps. Il s'agit d'une déformation lente qui peut conduire à la rupture du métal. Cette déformation s'exprime généralement par l'allongement subi par une éprouvette soumise à un effort de traction uniaxial. Cependant, le fluage se distingue de la déformation plastique de traction habituelle en ce qu'il se poursuit après l'application de la contrainte. La température du phénomène a un rôle fondamental : en effet, suivant la température absolue T des essais de fluage, la déformation ε varie en fonction du temps selon une loi différente et l'on peut considérer trois types principaux de fluage : le fluage logarithmique, le fluage restauration et le fluage diffusion.

Fluage - crédits : Encyclopædia Universalis France

Fluage

Le fluage logarithmique est le fluage qui intervient aux basses températures dans le domaine 0 < T < 0,25 Tf, où Tf désigne la température absolue de fusion du matériau considéré. Il s'exprime par une loi de la forme :

où ε0 et a sont des constantes, représentée sur la courbe I de la figure. La vitesse de fluage :
décroît constamment au cours du temps, et la déformation totale du matériau au bout d'un temps considérable reste de l'ordre de grandeur de la déformation instantanée qui s'établit au moment de l'application de la charge (déformation de traction).

Le fluage diffusion est le fluage des hautes températures dans le domaine T > 0,6 Tf, où les phénomènes d'autodiffusion des atomes du matériau se superposent aux effets de la contrainte.

Le fluage restauration est le fluage des températures intermédiaires, c'est-à-dire :

0,25 Tf < T < 0,6 Tf. Il s'exprime par une loi de la forme ε = atm + bt + c, où a, b, c, m sont des constantes et la courbe ε (t) qui le représente (, courbe II) a un aspect caractéristique qui met en évidence trois stades :

– Après l'allongement instantané correspon dant à la mise en charge du matériau, apparaît le fluage transitoire ou parabolique ou primaire pour lequel la vitesse de fluage décroît suivant une loi ε = kt-n.

– Ensuite succède le fluage stationnaire ou secondaire avec une vitesse constante.

– Enfin, le troisième stade correspond au fluage tertiaire ou accéléré, où la vitesse de fluage croît progressivement jusqu'à une valeur maximale correspondant à la rupture du matériau, avec apparition d'une striction localisée analogue à celle qui se produit au cours de la rupture par traction d'un métal ductile. L'importance relative de ces trois stades dépend de la température et de la contrainte. D'autre part, la déformation totale déterminée par les stades primaires et secondaires du fluage restauration est généralement beaucoup plus grande que la déformation instantanée due à la mise en charge du matériau.

Importance relative des divers types de fluage

Ces trois types de fluage (logarithmique, restauration et diffusion) se distinguent non seulement par leurs domaines de température d'existence et par la déformation qu'ils déterminent, mais aussi par leur relation avec la contrainte appliquée : la vitesse de fluage est presque insensible à la valeur de l'effort dans le fluage logarithmique, extrêmement sensible dans le fluage restauration et proportionnelle à l'effort dans le fluage diffusion.

C'est surtout le fluage restauration qui intéresse, en général, l'utilisation pratique des matériaux ; c'est lui, par ailleurs, qui a fait l'objet de la plupart des recherches aussi bien expérimentales que théoriques. Il est en effet plus facile pour ce type de fluage de relier la forme de la courbe déformation-temps à l'évolution de la structure microscopique ou submicroscopique[...]

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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 - crédits : Encyclopædia Universalis France

Courbe de traction : schéma

Traction d'un acier doux et d'un alliage Al-Mg - crédits : Encyclopædia Universalis France

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

Caractéristiques mécaniques de divers matériaux - crédits : Encyclopædia Universalis France

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