Fractographie - Bases physiques

Un organe mécanique est un élément destiné au fonctionnement d’un ensemble machine ou d’une structure métallique, chaque élément ayant une fonction déterminée, en parallèle ou en série, avec d’autres organes. Sa conception entraîne sa fabrication : élaboration du matériau, transformation (mise en forme à chaud ou à froid), traitement en volume ou en surface…

La résistance — la « qualité » — de cette pièce mécanique, mesurée a posteriori par sa longévité, est évidemment fonction des propriétés du matériau et de la façon particulière de fonctionnement. De toute façon, elle périt un jour par usure, par corrosion ou par rupture. Même si elle ne se rompt pas, elle pourra être remplacée au moment économiquement propice, et conservée comme témoin de performance.

En ce qui concerne la rupture, tous les matériaux cristallisés, même non métalliques (céramiques, minéraux) présentent les mêmes caractères de cassure. Nous nous limiterons ici aux matériaux métalliques cristallisés, en particulier aux aciers.

Dans cet article, nous examinerons les contraintes subies par les organes mécaniques et la capacité du métal à leur résister le plus longtemps possible ; de fait une fissure apparaît lorsque les deux facteurs : forte contrainte et métal faible, sont concomitants au même endroit. Ainsi sont réunies les disciplines de mécanique et de physico-chimie.

Les particularités des reliefs des cassures, qui contiennent à la fois des indications sur l’état réel des contraintes de fonctionnement et sur la structure locale du métal seront examinées dans les articles « Fractographie. Morphologie des cassures » et « Fractographie. Macrographies et micrographies ».

En effet, une cassure est la mémoire de la fabrication et de l’utilisation de la pièce mécanique. Il faut avant tout savoir que cette mémoire existe : elle est directement visible ; il faut la déchiffrer : elle est lisible. Enfin, il faut corriger la conception et la réalisation de la pièce ou de la machine : elle est constructive.

L’étude complète du sujet comprend les articles :

— M 4 120 - Fractographie. Bases physiques (le présent article) ;

—  - Fractographie. Morphologie des cassures ;

—  - Fractographie. Macrographies et micrographies ;

—  - Fractographie.