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RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux essais de dureté, notamment ceux à chaud conduits sur des alliages viscoplastiques. Les essais effectués avec de très faibles forces et pénétrations donnent lieu à des effets de taille, attendus dans le cas d’indenteurs sphériques. Sont également analysés les phénomènes de rupture associés aux matériaux semi-fragiles. Pour terminer, la caractérisation des matériaux anisotropes, mono- et polycristallins, est également abordée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Éric FELDER : Ingénieur civil des Mines de Paris - Docteur ès Sciences - Maître de Recherches à l’École des Mines de Paris
INTRODUCTION
Dans cet article, nous nous intéressons tout d’abord au cas des essais effectués sur des alliages dont la contrainte d’écoulement dépend de la vitesse de déformation, par exemple lors des essais de dureté à chaud. Puis, nous faisons le point des connaissances actuelles sur les résultats d’essais effectués avec de très faibles forces et pénétrations où se manifestent des effets de taille. Nous précisons ensuite les phénomènes de rupture induits en indentant des matériaux semi-fragiles, à savoir la transition ductile/fragile et leur exploitation pour mesurer la ténacité de ces corps. Enfin, nous analysons le cas des matériaux anisotropes : monocristaux et corps polycristallins présentant une texture cristallographique.
Cet article fait partie d’une série d’articles sur les essais de dureté :
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Dureté des corps. Analyse d’autres comportements [M 4 157] ;
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1. Alliages viscoplastiques
1.1 Position du problème
Les scientifiques ont assez vite mis en évidence que la dureté d’un alliage métallique à haute température décroît quand la durée t d’application de la force P augmente et obtenu des relations empiriques du type [47] :
Les coefficients M et m app dépendent de la température et des modalités d’essais ; le facteur m app , que nous nommerons indice de viscosité apparent, est a priori directement lié à l’indice de viscosité du matériau. Mais, à la différence des essais de dureté sur métaux réalisés très au-dessous de la température de fusion, ces résultats n’ont été que très progressivement expliqués. Deux raisons principales expliquent cet état de fait :
-
l’absence d’un modèle rhéologique simple décrivant la déformation plastique des alliages métalliques à haute température T et faible vitesse de déformation : ce domaine est traditionnellement décrit par les essais de fluage, avec son formalisme et sa terminologie propres ; les lois utilisées sont du type :
-
le manque d’un modèle même élémentaire pour estimer la vitesse de déformation effective du matériau
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BIBLIOGRAPHIE
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(4) - DOERNER (M.F.), NIX (W.D.) - A method for interpreting the data from depth-sensing indentation instruments. - J. Mater. Res., 1, (No 4), 601-608, juill./août 1986.
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(5) - PETHICA (J.B.), HUTCHINGS (R.), OLIVER (W.C.) - Hardness measurement at penetration depths as small as 20 nm. - Phil. Mag. A 48, No 4, 593-606 (1983).
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