Objectifs :
L'apprenant sera capable de :
- citer les principales propriétés des métaux ;
- différencier les divers types de liaison interatomiques que l'on rencontre dans les matériaux ;
- décrire la structure cristalline des métaux.
Les métaux possèdent des propriétés
qui les prédestinent à la réalisation de structures mécaniques. En effet ils
présentent une faible fragilité, peuvent être mis en forme, présentent une
bonne tenue aux chocs et font état d’une aptitude à acquérir des duretés
importantes.
Les liaisons interatomiques de
type ionique, covalente ou métallique sont responsables de la cohésion des
corps, et les métaux sont essentiellement constitués d'atomes liés par la
liaison métallique.
Les métaux présentent une
structure cristalline : ils sont constitués de grains.
Objectifs :
- d'expliquer la construction d'un réseau cristallin ;
- de définir le rôle et les incidences des défauts sur les propriétés des métaux ;
- d'utiliser les diagrammes d'équilibre et hors équilibre ;
- de définir le rôle des traitements thermiques sur les caractéristiques des métaux ;
- de différencier les mécanismes de durcissement des métaux ;
- de décrire les différents types de rupture dans les métaux.
Tous les métaux possèdent des défauts dans leur
structure cristalline :
- les défauts ponctuels et les défauts plans qui sont
à l'origine du durcissement des alliages métalliques,
- les défauts linéaires qui permettent aux métaux de
se déformer.
L'art du métallurgiste est de créer, d’accommoder et de
maitriser les défauts, pour donner au métal les propriétés requises.
Un alliage est généralement polyphasé (métal de base et
éléments d'addition) et les diagrammes d'équilibre donnent des indications sur
le nombre de phase et leur composition dans des conditions de température et de
pression données. Cela permet de prédire la constitution des alliages, mais
pour obtenir les propriétés voulues, il faut maitriser la forme et la taille
des phases obtenues par traitement thermique.
Les opérations de trempe, de revenu et de recuit
permettent d'obtenir les propriétés requises et l'utilisation des diagrammes
hors d'équilibre (diagrammes TTT - Transformation Temps Température) et TRC
-Transformation en Refroidissement Continu) de les ajuster.
Les traitements thermiques et mécaniques vont intervenir
sur les défauts à l'échelle cristalline et provoquer des mécanismes de
durcissement des alliages.
Objectif :
Ce cours propose de mettre en équation les connaissances acquises précédemment dans les "généralités sur les matériaux métalliques" et dans les "notions de métallurgie physique", notamment les phénomènes concernant l'élasticité et la plasticité. Très conceptuel, il constitue un complément d'informations.
Résumé :
Les métaux possèdent la faculté,
dans un premier temps, de se déformer élastiquement, puis, si la contrainte
dépasse un seuil critique, de se déformer plastiquement.
Ce seuil critique est calculable
à partir de critères de plasticité dont les plus utilisés sont le critère de
Tresca et le critère de Von Mises.
Les déformations plastiques des
solides peuvent être déterminées grâce à l'équation de la plasticité de
Prandtl-Reuss.
Les métaux ont en général une
bonne aptitude à se déformer plastiquement : c'est ce qui leur confère les
propriétés d'usage et de mise en forme.