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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Caractérisations expérimentales1. Généralités
Au sens où nous l’entendons dans cet article, l’endommagement désigne la formation (ou amorçage) de microcavités, puis la croissance et la coalescence de celles-ci au cours de la déformation plastique, ce processus conduisant à la rupture ductile du matériau. Les faciès de rupture correspondants sont caractérisés par la présence de cupules (figure 1). L’observation fréquente d’inclusions ou de fragments d’inclusions au fond des cupules indique que l’amorçage de l’endommagement est essentiellement lié à la présence d’hétérogénéités dans le matériau.
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En pratique, l’apparition de défauts au cours d’une opération de mise en forme revêt des aspects variables en fonction du chemin de déformation imposé (cf. article Métallurgie en mise en forme M 600, § 2.13), de la température et de la microstructure du matériau.
la figure 2 a montre les microcavités formées par décohésion des inclusions au cours du laminage d’une tôle d’aluminium.
À l’échelle macroscopique, la rupture d’une tôle soumise à un essai de traction biaxiale destiné à simuler une opération d’emboutissage (expansion) est illustrée par la figure 2 b.
En filage à chaud des alliages d’aluminium « durs », une vitesse de déformation trop élevée peut produire un échauffement à l’origine du défaut « en tronc de palmier » (figure 2 c ).
Dans des barres d’acier extrudées à froid, des décohésions peuvent au contraire apparaître à cœur et ne pas déboucher en surface, produisant des défauts « en chevron » (figure 2 d ).
Comme on le voit à travers ces illustrations, la diversité phénoménologique des défauts rencontrés en mise en forme est très grande. L’un des objectifs de cet article sera donc de recenser les mécanismes d’endommagement qui leur sont communs, ainsi que les paramètres...
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