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English
Auteur(s)
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Annick POKORNY : Ingénieur en défectologie, Metz
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Jean POKORNY : Ingénieur de l’École Centrale des Arts et Manufactures - Docteur-ingénieur
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Lire l’articleINTRODUCTION
Toute rupture d’organe de machine ou de construction métallique suppose simultanément des efforts locaux de traction et une faiblesse au moins momentanée du métal. La rupture commence par une fissure qui se propage à partir d’une amorce avec une vitesse très variable : rupture très brusque ou fissuration s’étendant sur quelques mois. Les cassures portent l’empreinte des deux conditions de rupture.
Le lien entre mécanique et métallurgie ainsi observé n’a pas pu échapper à nos ancêtres futés : déjà probablement dans la recherche des minéraux transformables en outils tranchants (silex), puis aux cours d’« essais mécaniques » d’épées cités par des auteurs grecs.
De telles observations ont été précisées plus tard par écrit : G. Agricola (Bauer) (1556 Bale), L. Ercker (1574 Prague), R. Réaumur (1722 Paris), A. Martens (1878 Berlin), C. Zapffe (1939 ASM).
L’observation raisonnée de la morphologie des cassures permet de détecter deux caractéristiques fondamentales : d’une part l’amorce des fissures et d’autre part leur mode de propagation. Elle permet de remonter à la (ou les) cause(s) de la rupture : l’intensité et la distribution réelles des contraintes et son uniformité métallurgique. Elle permet donc d’améliorer la conception, la réalisation et les conditions d’emploi des ensembles mécaniques.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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M 4 120 – Fractographie. Bases physiques ;
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M 4 121 – Fractographie. Morphologie des cassures (le présent article) ;
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Form. M 4 122 – Fractographie. Macrographies et micrographies ;
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Doc. M 4 123 – Fractographie.
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Pratique de la fractographie
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1. Microfractographie et macrofractographie
1.1 Terminologie
Parmi les nombreux modes de rupture en service et en fabrication, les ruptures soudaines dites fragiles ou semi-fragiles, et les ruptures lentes progressives, dites de fatigue, sont les mieux connues par leurs profils caractéristiques. La complexité d’autres modes de rupture dérivés de la corrosion jointe au fluage augmente avec les exigences croissantes des industries chimiques et thermiques ; les problèmes du durée de vie et de sécurité sont alors résolus cas par cas avec l’expérience acquise.
De nombreux termes sont utilisés pour caractériser les cassures suivant le point de vue où l’on se place. Certains sont précis (faciès micrographique), d’autres le sont moins (aspect ductile ou fragile). La tableau 1 regroupe les termes généralement employés.
Certaines cassures sont intergranulaires ou intragranulaires, corrodées ou non.
Deux types d’outils d’observation transparaissent dans le tableau 1 : la macrographie à l’œil et à la loupe, suivie par la micrographie optique ou électronique ; le début de la fissuration peut être éventuellement suivi par des méthodes non destructives.
L’usage des termes ductile ou fragile est très courant, mais peut prêter à confusion : il est basé sur l’observation à l’œil de la déformation plastique macroscopique, qui est appréciable ou non. Ainsi observe-t-on des cassures par clivage (fragile à l’échelle du grain) précédées d’une déformation notable ; inversement, une cassure par traction d’une pièce fortement entaillée se produit brusquement par glissement ductile avec une déformation macroscopique quasi nulle. Par ailleurs, un aspect granulaire peut être de faciès ductile.
Malgré ces difficultés liées à la terminologie, ces termes ductile/fragile sont à conserver dans la pratique courante, car toute déformation préalable à la rupture prévient l’utilisateur et apparaît donc sécurisante. Faudrait-il se méfier des aciers à haute limite élastique ?
HAUT DE PAGE1.2 Faciès micrographique
Les mécanismes physiques déjà abordés dans l’article , figure 31, illustrent...
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