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.
Résumé :

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 :

À l'issue de ce cours, l'apprenant sera capable :
  • 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.
Résumé :

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.

Enfin, les différents faciès de rupture rendent compte du niveau des caractéristiques mécaniques des alliages et de la cinématique (et donc de la dangerosité) du processus de rupture, en faisant la différence entre les ruptures à forte déformation (forte énergie de rupture) et les ruptures à faible déformation (faible énergie de rupture).

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.