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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 10052 de janvier 1994 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 4885 (A02-010) "Matériaux ferreux - Traitements thermiques - Vocabulaire " Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1804 (mai 2018).
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
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleINTRODUCTION
Un organe mécanique est un élément destiné au fonctionnement d’un ensemble machine ou d’une structure métallique, chaque élément ayant une fonction déterminée, en parallèle ou en série, avec d’autres organes. Sa conception entraîne sa fabrication : élaboration du matériau, transformation (mise en forme à chaud ou à froid), traitement en volume ou en surface…
La résistance — la « qualité » — de cette pièce mécanique, mesurée a posteriori par sa longévité, est évidemment fonction des propriétés du matériau et de la façon particulière de fonctionnement. De toute façon, elle périt un jour par usure, par corrosion ou par rupture. Même si elle ne se rompt pas, elle pourra être remplacée au moment économiquement propice, et conservée comme témoin de performance.
En ce qui concerne la rupture, tous les matériaux cristallisés, même non métalliques (céramiques, minéraux) présentent les mêmes caractères de cassure. Nous nous limiterons ici aux matériaux métalliques cristallisés, en particulier aux aciers.
Dans cet article, nous examinerons les contraintes subies par les organes mécaniques et la capacité du métal à leur résister le plus longtemps possible ; de fait une fissure apparaît lorsque les deux facteurs : forte contrainte et métal faible, sont concomitants au même endroit. Ainsi sont réunies les disciplines de mécanique et de physico-chimie.
Les particularités des reliefs des cassures, qui contiennent à la fois des indications sur l’état réel des contraintes de fonctionnement et sur la structure locale du métal seront examinées dans les articles « Fractographie. Morphologie des cassures » et « Fractographie. Macrographies et micrographies ».
En effet, une cassure est la mémoire de la fabrication et de l’utilisation de la pièce mécanique. Il faut avant tout savoir que cette mémoire existe : elle est directement visible ; il faut la déchiffrer : elle est lisible. Enfin, il faut corriger la conception et la réalisation de la pièce ou de la machine : elle est constructive.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
— M 4 120 - Fractographie. Bases physiques (le présent article) ;
— - Fractographie. Morphologie des cassures ;
— - Fractographie. Macrographies et micrographies ;
— - Fractographie.
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Conclusion
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3. Résistance du métal
Le matériau doit pouvoir, par sa structure, résister à tous les efforts et aux effets de l’environnement précédemment évoqués.
3.1 Mécanismes de déformation
Un organe de machine (échelle du m au mm) est constitué de grains de métal (échelle de 1 mm à 1 µm), chacun étant composé de mailles cristallines (cubiques par exemple, échelle 0,3 nm). Ces trois constituants de structure se déforment élastiquement : en particulier la maille cubique s’allonge et sa section se rétrécit, devient gauche ou torse suivant la réaction des mailles voisines, assurant ainsi la continuité du métal.
Certaines distorsions du réseau cristallin (dislocations) en équilibre instable peuvent se déplacer, se compenser mutuellement ou se conjuguer, donnant une déformation ultramicroscopique plus ou moins permanente ou réversible. Ces réarrangements internes font partie du domaine élastique rectiligne classique, mais prennent de l’importance en fatigue, en fluage et en vieillissement des aciers ; ils entraînent diverses définitions de la limite d’élasticité, qui est ici désignée simplement par Re .
HAUT DE PAGE3.1.2 Déformations permanentes
Au-delà de cette limite d’élasticité Re apparaît une déformation permanente (plastique) irréversible, un cédage du métal dont on peut classer les mécanismes fins selon la vitesse et la température (figure 31) en notant que la décohésion est absente en compression isostatique.
Pour certaines conditions de vitesse et de température de déformation, le glissement et le maclage peuvent opérer dans le même grain, et une macle peut induire des glissements dans un grain voisin (, figure 64). Les macles mécaniques de la ferrite des aciers peuvent être déclenchées même à température ambiante pour une vitesse supérieure à 1 m · s–1...
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