Présentation
Auteur(s)
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Frank MONTHEILLET : Ingénieur civil des Mines, docteur ès sciences - Directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) - Responsable de l’équipe Rhéologie globale et locale des matériauxÉcole des mines de Saint‐Étienne - Centre science des matériaux et des structures - URA CNRS 1884, Laboratoire microstructures et mise en forme
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Lire l’articleINTRODUCTION
La métallurgie est l’une des composantes de l’ensemble pluridisciplinaire appelé science des matériaux. Contrairement à la mécanique des milieux continus, qui traite les problèmes de mise en forme en considérant le matériau comme une « boîte noire » homogène, elle a pour objectif l’étude de la structure interne du métal, de l’évolution de cette structure au cours de la mise en forme et des relations entre la structure finale et les caractéristiques d’emploi du produit obtenu. Bien que le terme métallurgie soit resté longtemps attaché à une discipline essentiellement expérimentale, celle‐ci utilise de plus en plus de notions et de formalismes mathématiques, issus de la physique et de la chimie du solide, de la thermodynamique et de la mécanique. Cette dernière interaction entre métallurgie et mécanique est particulièrement marquée en mise en forme, à tel point que, dans ce domaine, l’ancienne frontière qui les sépare est parfois très floue.
Le présent article sera consacré à la mise en forme par déformation plastique, à l’exclusion des procédés impliquant un enlèvement de matière (usinage) et des divers types d’assemblage (soudure, collage, etc.). D’autre part, les problèmes relevant de la tribologie (frottement et lubrification, usure) ou de la thermique (auto‐échauffement, transferts de chaleur métal-outil), d’une importance considérable dans l’analyse de la plupart des procédés, feront l’objet d’articles séparés [34] et [35].
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1981 par Frank MONTHEILLET
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Mise en forme à chaud2. Mise en forme à froid
2.1 Lois de comportement
Nous ne traiterons ici que le cas pratique des polycristaux, qui relève de la théorie de la plasticité (échelle macroscopique). Le résumé succinct présenté ci‐après a pour but d’en définir les principales notions avant de montrer leurs relations avec les échelles méso et microstructurales. Le lecteur intéressé par plus de détails se reportera au Pour en savoir plus .
HAUT DE PAGE2.1.1 Critère de plasticité et loi d’écoulement
Le critère de plasticité d’un matériau est une relation de la forme ϕ (σ ij) = C où ϕ est une fonction des composantes σ ij du tenseur des contraintes et C une constante du matériau. Lorsque le chargement imposé est tel que ϕ (σ ij) < C, le matériau ne se déforme pas ; lorsque le critère est vérifié, il y a déformation plastique ; enfin, la situation où ϕ (σ ij) > C n’a pas de sens dans cette théorie : au cours de la déformation plastique, la fonction ϕ évolue en effet (écrouissage) de façon telle que, soit le matériau est déchargé [ϕ (σ ij) < C], soit le critère continue d’être vérifié. Pour illustrer cette notion, on prendra pour exemple le critère quadratique de Hill [5], qui décrit le comportement plastique d’un matériau incompressible orthotrope :
( 1 )
avec :
- σ...
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