Présentation
Auteur(s)
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Frank MONTHEILLET : Ingénieur Civil des Mines, Docteur ès Sciences - Directeur de Recherche au CNRS - Directeur de l’URA 1884, Plasticité, Endommagement et Corrosion des Matériaux - École des Mines de Saint-Étienne, Centre Science des Matériaux et des Structures
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Laurent BRIOTTET : Ingénieur Civil des Mines, Docteur en Science et Génie des Matériaux - Ingénieur au Centre d’Études Nucléaires de Grenoble, CEREM
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Lire l’articleINTRODUCTION
On nomme ductilité l’aptitude d’un matériau à subir une déformation irréversible sans se rompre. Ainsi, dans le contexte de la mise en forme des métaux, la ductilité est un paramètre qu’il est très i mportant de connaître, de contrôler et éventuellement de modifier. Dans la plupart des cas, comme par exemple en traction uniaxiale, la ductilité est limitée par deux facteurs pouvant combiner leurs effets : l’instabilité et l’endommagement.
Le premier d’entre eux, qui peut revêtir des formes très diverses suivant la géométrie de l’échantillon et la sollicitation imposée (par exemple, striction diffuse ou localisée, bandes de cisaillement), joue un rôle prédominant dans le cas des produits plats (emboutissage des tôles). En revanche, l’endommagement est le principal facteur limitant la ductilité dans les produits massifs.
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Croissance de l’endommagement3. Amorçage de l’endommagement
Dans la très grande majorité des cas, les sites d’amorçage de l’endommagement sont les inclusions ou les particules de seconde phase présentes dans le matériau. Il faut noter à ce sujet que les métaux, même « de haute pureté », contiennent toujours une densité élevée d’inclusions.
un cuivre de teneur 99,99 % Cu et contenant 100 µg/g de plomb sous la forme de nodules sphériques de rayon 1 µm, renferme environ 2 × 104 inclusions par mm3, ce qui correspond à des inclusions espacées en moyenne de 38 µm.
D’une manière générale, les espacements interinclusionnaires correspondent bien aux distances entre cupules observées sur les faciès de rupture ductile.
Les inclusions peuvent être plus dures que la matrice environnante (par exemple, oxydes), moins dures que celle-ci (plomb), ou encore de dureté comparable (par exemple, sulfures de manganèse dans les aciers). Il existe trois modes de formation d’une cavité liée à la présence d’une inclusion :
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la fragmentation de l’inclusion (figure 5) ;
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la décohésion de l’interface inclusion-matrice (figure 6) ;
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plus rarement, l’amorçage dans la matrice située au voisinage de l’inclusion, sous l’effet des concentrations de déformation et de contraintes engendrées par la présence de l’hétérogénéité.
Divers critères établis à partir de modèles théoriques ont été proposés pour prévoir la déformation ou l’état de contrainte macroscopique correspondant à l’amorçage de l’endommagement. On peut les classer en deux catégories, fondées soit sur une condition énergétique, soit sur une condition de contrainte critique.
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Condition énergétique. La création de surface libre nécessaire à la formation d’une cavité doit être énergétiquement favorable. À titre d’exemple, le critère de Tanaka et al. [5]...
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