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RÉSUMÉ
L'article explore les différents types d'essais sur les aciers en laboratoire. Les essais mécaniques mesurent la résistance, la déformation, la dureté et la ténacité des matériaux, tandis que les essais physiques évaluent la densité, la conductivité thermique, la conductivité électrique, la résistance à la corrosion, la porosité, la perméabilité, etc. Les essais physico-chimiques et chimiques étudient la structure et la réactivité des matériaux en présence de différentes substances chimiques. L'essai de traction permet lui de déterminer la limite d'élasticité, la résistance à la traction, le module de Young et l'allongement à la rupture du matériau testé. Enfin, les essais de dureté mesurent la résistance à la déformation par pénétration avec un matériau plus dur.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
Les propriétés d’un matériau peuvent être évaluées en soumettant des échantillons à des sollicitations similaires à celles qu’ils subiront en situation réelle. Les essais mécaniques sont les plus significatifs pour comprendre le comportement d’un matériau dans différentes situations de contraintes, comme la traction, la dureté, la fatigue et la résilience. Pour chacun de ces essais, il existe des dimensions normalisées pour l’échantillon, ainsi que des mesures spécifiques pour déterminer les caractéristiques du matériau. L’essai de traction est particulièrement important car il permet de mesurer la résistance à l’extension d’un matériau jusqu’à sa rupture. L’essai de dureté consiste quant à lui à déformer le matériau en l’endommageant avec un matériau plus dur, la forme et la charge dépendant de la méthode d’essai utilisée. La taille de l’empreinte laissée dans le matériau est ensuite analysée pour déterminer sa résistance.
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4. Essais de résilience
4.1 Fragilisation du métal
La connaissance des caractéristiques mécaniques déduites de l’essai de traction peut être insuffisante, puisque des ruptures peuvent être obtenues en dessous de la limite élastique dans des conditions particulières qui rendent le métal fragile.
Les facteurs fragilisants sont :
-
la triaxialité des contraintes : lorsqu’une pièce est soumise à des contraintes de compression sur trois directions perpendiculaires les unes aux autres, une fissure peut se propager dans la direction la plus fragile de la pièce ; cette triaxialité peut être induite artificiellement par la présence d’une entaille ou d’une zone de concentration de contraintes ;
-
l’abaissement de la température : à des températures très basses, la ductilité du métal diminue considérablement, ce qui peut causer une rupture fragile ;
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l’augmentation de la vitesse de déformation : lorsque le métal est soumis à une déformation rapide, il peut subir une rupture fragile ;
-
l’augmentation de la dimension des pièces : lorsque les dimensions de la pièce augmentent, les contraintes internes peuvent devenir plus importantes et causer une rupture fragile.
Il est important de noter que la fragilisation du métal est un phénomène complexe et que plusieurs de ces facteurs peuvent se combiner pour causer une rupture. Les essais de résilience sont souvent utilisés pour évaluer la résistance du métal à la rupture fragile. L’essai de résilience consiste à frapper une éprouvette entaillée avec un marteau pour évaluer l’énergie nécessaire pour provoquer une rupture (figures 20 et 21).
HAUT DE PAGE4.2 Principe de l’essai Charpy
L’essai consiste à rompre d’un seul coup de mouton pendule une éprouvette entaillée en son milieu et reposant sur deux appuis (figure 22). On détermine l’énergie W absorbée dont on déduit la résilience.
La résilience est l’énergie exprimée en joules par cm2, nécessaire pour produire la rupture de l’éprouvette.
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Essais de résilience
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GERMAIN (L.), GODET (S.), MAZILLE (H.) - Les aciers : propriétés, mise en œuvre et traitement thermique. - Dunod (2007).
-
(2) - LEFEBVRE (J.P.), LECOMTE-BECKERS (J.) - Matériaux de construction : propriétés, mise en œuvre et durabilité. Presses polytechniques et universitaires romandes - (2015).
-
(3) - KLEBER (X.), MARCINIAK (M.) - Traité des matériaux : mécanique des matériaux, matériaux métalliques. Hermès Science Publications - (2010).
-
(4) - DAVENPORT (A.J.), BAINBRIDGE (W.S.) - Introduction to the Physical Metallurgy of Welding. - Butterworth-Heinemann (1994).
ANNEXES
NF EN 1090 qui définit les exigences pour la fabrication, l’inspection et la labellisation des produits en acier et en aluminium utilisés dans la construction.
NF EN ISO 6892-1 qui décrit la méthode pour les essais de traction sur les métaux.
NF EN ISO 6506-1 qui décrit la méthode d’essai de dureté Brinell pour les matériaux métalliques.
NF EN ISO 6507-1 qui décrit la méthode d’essai de dureté Vickers pour les matériaux métalliques.
NF EN ISO 6892-2 qui décrit la méthode pour les essais de traction sur les matériaux à température ambiante.
NF EN ISO 6508-1 qui décrit la méthode d’essai de dureté Rockwell pour les matériaux métalliques.
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