{"id":116924,"date":"2022-05-25T09:25:02","date_gmt":"2022-05-25T08:25:02","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/quest-ce-que-la-tenacite-definition\/"},"modified":"2022-05-25T09:25:02","modified_gmt":"2022-05-25T08:25:02","slug":"quest-ce-que-la-tenacite-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/fr\/quest-ce-que-la-tenacite-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce que la t\u00e9nacit\u00e9 – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"

La t\u00e9nacit\u00e9 est la capacit\u00e9 d’un mat\u00e9riau \u00e0 absorber de l’\u00e9nergie et \u00e0 se d\u00e9former plastiquement sans se fracturer.\u00a0La t\u00e9nacit\u00e9 peut \u00e9galement \u00eatre d\u00e9finie par rapport aux r\u00e9gions d’un diagramme contrainte-d\u00e9formation.\u00a0(pour un faible taux de d\u00e9formation).\u00a0La t\u00e9nacit\u00e9 est li\u00e9e \u00e0 l’aire sous la courbe contrainte-d\u00e9formation.<\/div><\/div><\/span><\/p>\n

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La t\u00e9nacit\u00e9<\/span><\/strong>\u00a0est la capacit\u00e9 d’un mat\u00e9riau \u00e0 absorber de l’\u00e9nergie et \u00e0 se d\u00e9former plastiquement sans se fracturer.\u00a0Une d\u00e9finition de la t\u00e9nacit\u00e9 (pour taux de d\u00e9formation \u00e9lev\u00e9,\u00a0<\/span>t\u00e9nacit\u00e9<\/span><\/strong>\u00a0\u00e0 la rupture ) est qu’il s’agit d’une propri\u00e9t\u00e9 qui indique la r\u00e9sistance d’un mat\u00e9riau \u00e0 la rupture lorsqu’une fissure (ou un autre d\u00e9faut de concentration de contrainte) est pr\u00e9sente.\u00a0<\/span>La t\u00e9nacit\u00e9<\/span><\/strong>\u00a0est g\u00e9n\u00e9ralement mesur\u00e9e par le\u00a0<\/span>test Charpy<\/span><\/strong>\u00a0ou le\u00a0<\/span>test Izod<\/span><\/strong>.\u00a0Le test d’impact mesure la t\u00e9nacit\u00e9 dans des conditions de chargement soudain et la pr\u00e9sence de d\u00e9fauts tels que des encoches ou des fissures qui concentreront les contraintes aux points faibles.\u00a0La t\u00e9nacit\u00e9 est d\u00e9finie comme le travail n\u00e9cessaire pour d\u00e9former un pouce cube de m\u00e9tal jusqu’\u00e0 ce qu’il se fracture.<\/span><\/p>\n

\"Courbes<\/a>La t\u00e9nacit\u00e9<\/span><\/strong>\u00a0peut \u00e9galement \u00eatre d\u00e9finie par rapport aux r\u00e9gions d’un\u00a0<\/span>diagramme contrainte-d\u00e9formation<\/span><\/a>\u00a0(pour un faible taux de d\u00e9formation).\u00a0<\/span>La t\u00e9nacit\u00e9<\/span><\/strong>\u00a0est li\u00e9e \u00e0 l’\u00a0<\/span>aire sous la courbe contrainte-d\u00e9formation<\/span><\/strong>.\u00a0La courbe contrainte-d\u00e9formation mesure la t\u00e9nacit\u00e9 sous une charge progressivement croissante.\u00a0La t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 la traction est mesur\u00e9e en unit\u00e9s de joule par m\u00e8tre cube (J\u00b7m<\/span>\u22123<\/span><\/sup>) dans le syst\u00e8me SI.\u00a0Pour \u00eatre r\u00e9sistant, un mat\u00e9riau doit \u00eatre \u00e0 la fois\u00a0<\/span>r\u00e9sistant<\/span><\/strong><\/a>\u00a0et\u00a0<\/span>ductile<\/span><\/strong><\/a>.\u00a0La figure suivante montre une courbe contrainte-d\u00e9formation typique d’un mat\u00e9riau ductile et d’un mat\u00e9riau fragile.\u00a0Par exemple, les mat\u00e9riaux fragiles (comme la c\u00e9ramique) qui sont solides mais avec une ductilit\u00e9 limit\u00e9e ne sont pas r\u00e9sistants ;\u00a0\u00e0 l’inverse, les mat\u00e9riaux tr\u00e8s ductiles avec de faibles r\u00e9sistances ne sont pas non plus tenaces.\u00a0Pour \u00eatre r\u00e9sistant, un mat\u00e9riau doit r\u00e9sister \u00e0 la fois \u00e0 des contraintes \u00e9lev\u00e9es et \u00e0 des d\u00e9formations \u00e9lev\u00e9es.<\/span><\/p>\n

R\u00e9sistance \u00e0 l’entaille<\/span><\/h2>\n

La t\u00e9nacit\u00e9 de l’entaille<\/span><\/strong>\u00a0est la mesure de l’\u00e9nergie absorb\u00e9e (\u00e9nergie d’impact) lors de la rupture d’un sp\u00e9cimen (en pr\u00e9sence d’un d\u00e9faut – g\u00e9n\u00e9ralement une entaille en V) de dimensions et de g\u00e9om\u00e9trie standard lorsqu’il est soumis \u00e0 une charge tr\u00e8s rapide (impact).\u00a0Comme mentionn\u00e9 pr\u00e9c\u00e9demment, en pr\u00e9sence d’un d\u00e9faut, tel qu’une\u00a0<\/span>entaille<\/span><\/strong>\u00a0ou une\u00a0<\/span>fissure<\/span><\/strong>, un mat\u00e9riau pr\u00e9sentera probablement un niveau de t\u00e9nacit\u00e9 inf\u00e9rieur.\u00a0Les essais de choc Charpy et Izod permettent de mesurer ce param\u00e8tre important pour \u00e9valuer le comportement de transition ductile \u00e0 fragile d’un mat\u00e9riau.\u00a0De m\u00eame que pour la t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 la traction, la t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 l’entaille est mesur\u00e9e en unit\u00e9s de\u00a0<\/span>joule par m\u00e8tre cube<\/span><\/strong> (J\u00b7m<\/span>\u22123<\/span><\/sup>) dans le syst\u00e8me SI, mais dans ce cas, nous mesurons la surface \u00e0 la position de l’entaille.<\/span><\/p>\n

<\/span>Ductilit\u00e9<\/div>
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Certains mat\u00e9riaux cassent tr\u00e8s brusquement, sans d\u00e9formation plastique, dans ce qu’on appelle une rupture fragile. D’autres, qui sont plus ductiles, y compris la plupart des m\u00e9taux, subissent une certaine d\u00e9formation plastique et \u00e9ventuellement une striction avant la rupture. En science des mat\u00e9riaux, la\u00a0<\/span>ductilit\u00e9<\/span><\/strong>\u00a0est la capacit\u00e9 d’un mat\u00e9riau \u00e0 subir de grandes d\u00e9formations plastiques avant la rupture et c’est l’une des caract\u00e9ristiques tr\u00e8s importantes que les ing\u00e9nieurs prennent en compte lors de la conception.\u00a0<\/span>La ductilit\u00e9<\/span><\/strong> peut \u00eatre exprim\u00e9e en pourcentage d’allongement ou en pourcentage de r\u00e9duction de surface \u00e0 partir d’un essai de traction.\u00a0<\/span>La ductilit\u00e9<\/span><\/strong> est un facteur important permettant \u00e0 une structure de survivre \u00e0 des charges extr\u00eames, telles que celles dues \u00e0 de grands changements de pression, des tremblements de terre et des ouragans, sans subir de d\u00e9faillance ou d’effondrement soudain. Il est d\u00e9fini comme:<\/span><\/p>\n

\"Ductilit\u00e9\"<\/a><\/p>\n

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<\/span>Force<\/div>
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En m\u00e9canique des mat\u00e9riaux, la <\/span>r\u00e9sistance d’un mat\u00e9riau<\/span><\/strong> est sa capacit\u00e9 \u00e0 supporter une charge appliqu\u00e9e sans rupture ni d\u00e9formation plastique.\u00a0<\/span>La r\u00e9sistance des mat\u00e9riaux<\/span><\/strong> consid\u00e8re essentiellement la relation entre les <\/span>charges externes<\/span><\/strong> appliqu\u00e9es \u00e0 un mat\u00e9riau et la\u00a0<\/span>d\u00e9formation<\/span><\/strong> ou la modification des dimensions du mat\u00e9riau qui en r\u00e9sulte.\u00a0Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le mat\u00e9riau s\u00e9lectionn\u00e9 ait une r\u00e9sistance suffisante pour r\u00e9sister aux charges ou forces appliqu\u00e9es et conserver sa forme d’origine.\u00a0<\/span>La r\u00e9sistance d’un mat\u00e9riau<\/span><\/strong> est sa capacit\u00e9 \u00e0 supporter cette charge appliqu\u00e9e sans d\u00e9faillance ni d\u00e9formation plastique.<\/span><\/p>\n

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Mesure de la t\u00e9nacit\u00e9 – Essais d’impact<\/span><\/h2>\n

\"Essai<\/a>Comme cela a \u00e9t\u00e9 \u00e9crit, la\u00a0<\/span>t\u00e9nacit\u00e9<\/span><\/strong> peut \u00eatre mesur\u00e9e par le\u00a0<\/span>test Charpy<\/span><\/strong>\u00a0ou le\u00a0<\/span>test Izod<\/span><\/strong>.\u00a0Ces deux tests d’impact normalis\u00e9s, le Charpy et l’Izod, sont utilis\u00e9s pour mesurer l’\u00a0<\/span>\u00e9nergie d’impact<\/span><\/strong>\u00a0(parfois \u00e9galement appel\u00e9e t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 l’entaille).\u00a0La technique Charpy V-notch (CVN) est la plus couramment utilis\u00e9e.\u00a0Ces deux tests utilisent un \u00e9chantillon entaill\u00e9 de section d\u00e9finie.\u00a0Pour ces conditions de chargement dynamique et lorsqu’une entaille est pr\u00e9sente, nous utilisons la\u00a0<\/span>t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 l’entaille<\/span><\/strong>.\u00a0L’emplacement et la forme de l’encoche sont standards.\u00a0Les points d’appui de l’\u00e9chantillon, ainsi que l’impact du marteau, doivent avoir une relation constante avec l’emplacement de l’entaille.<\/span><\/p>\n

\"Essai<\/a>Les tests sont effectu\u00e9s en montant les \u00e9chantillons comme indiqu\u00e9 sur la figure et en laissant tomber un pendule d’un poids connu d’une hauteur d\u00e9finie.\u00a0La hauteur \u00e0 partir de laquelle le pendule est tomb\u00e9, moins la hauteur \u00e0 laquelle il s’est \u00e9lev\u00e9 apr\u00e8s avoir d\u00e9form\u00e9 l’\u00e9chantillon, multipli\u00e9e par le poids du pendule est une mesure de l’\u00e9nergie absorb\u00e9e par l’\u00e9chantillon lors de sa d\u00e9formation lors de l’impact avec le pendule.\u00a0Plus la quantit\u00e9 d’\u00e9nergie absorb\u00e9e par l’\u00e9chantillon est grande, plus l’oscillation vers le haut du pendule sera faible et plus le mat\u00e9riau sera r\u00e9sistant.<\/span><\/p>\n

L’indication de la t\u00e9nacit\u00e9 est relative et applicable uniquement aux cas impliquant exactement ce type d’\u00e9chantillon et de m\u00e9thode de chargement.<\/span><\/p>\n

\"essai<\/a>
Essai de choc Charpy. Source: D\u00e9partement am\u00e9ricain de l’\u00e9nergie, Science des mat\u00e9riaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Un \u00e9chantillon de forme diff\u00e9rente donnera un r\u00e9sultat enti\u00e8rement diff\u00e9rent.\u00a0Les encoches confinent la d\u00e9formation \u00e0 un petit volume de m\u00e9tal qui r\u00e9duit la t\u00e9nacit\u00e9.\u00a0L’essai de choc Izod est similaire \u00e0 l’essai de choc Charpy mais utilise une disposition diff\u00e9rente de l’\u00e9prouvette test\u00e9e.\u00a0L’essai d’impact Izod diff\u00e8re de l’essai d’impact Charpy en ce que l’\u00e9chantillon est maintenu dans une configuration de poutre en porte-\u00e0-faux par opposition \u00e0 une configuration de flexion \u00e0 trois points.<\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

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Temp\u00e9rature de transition ductile-fragile<\/span><\/h2>\n
\"Liberty<\/a>
Fracture fragile du Liberty Ship am\u00e9ricain Esso Manhattan<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Comme cela a \u00e9t\u00e9 \u00e9crit, la distinction entre fragilit\u00e9 et\u00a0<\/span>ductilit\u00e9<\/span><\/a>\u00a0n’est pas \u00e9vidente, en particulier parce que la ductilit\u00e9 et le comportement fragile d\u00e9pendent non seulement du mat\u00e9riau en question, mais \u00e9galement\u00a0<\/span>de la temp\u00e9rature<\/span><\/strong>\u00a0(transition ductile-fragile) du mat\u00e9riau.\u00a0L’effet de la temp\u00e9rature sur la nature de la fracture est d’une importance consid\u00e9rable.\u00a0De nombreux aciers pr\u00e9sentent une rupture ductile \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es et\u00a0<\/span>une rupture fragile \u00e0 basse temp\u00e9rature<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0La temp\u00e9rature au-dessus de laquelle un mat\u00e9riau est ductile et en dessous de laquelle il est cassant est appel\u00e9e\u00a0<\/span>temp\u00e9rature de transition ductile-fragile<\/span><\/strong><\/a> (DBTT), temp\u00e9rature de ductilit\u00e9 nulle (NDT) ou temp\u00e9rature de transition de ductilit\u00e9 nulle.\u00a0Cette temp\u00e9rature n’est pas pr\u00e9cise mais varie en fonction des traitements m\u00e9caniques et thermiques pr\u00e9alables et de la nature et des quantit\u00e9s d’impuret\u00e9s.\u00a0Il peut \u00eatre d\u00e9termin\u00e9 par une certaine forme de test de chute de poids (par exemple, les\u00a0<\/span>tests Charpy ou Izod<\/span><\/strong>).<\/span><\/p>\n

\"temp\u00e9rature<\/a>La\u00a0<\/span>temp\u00e9rature de transition ductile-fragile<\/span><\/strong> (DBT) est la temp\u00e9rature \u00e0 laquelle l’\u00e9nergie de rupture passe en dessous d’une valeur pr\u00e9d\u00e9termin\u00e9e (par exemple 40 J pour un essai de choc Charpy standard).\u00a0La ductilit\u00e9 est une exigence essentielle pour les aciers utilis\u00e9s dans la construction des composants du r\u00e9acteur, tels que la\u00a0<\/span>cuve du r\u00e9acteur<\/span><\/a>.\u00a0Par cons\u00e9quent, le DBTT est important dans l’exploitation de ces navires.\u00a0Dans ce cas, la taille du grain d\u00e9termine les propri\u00e9t\u00e9s du m\u00e9tal.\u00a0Par exemple, une taille de\u00a0<\/span>grain<\/span><\/a>\u00a0plus petite augmente la r\u00e9sistance \u00e0 la traction, tend \u00e0 augmenter la ductilit\u00e9 et entra\u00eene une diminution du DBTT.\u00a0<\/span>Taille d’un grain<\/span><\/a> est ma\u00eetris\u00e9e par le traitement thermique dans le cahier des charges et la fabrication des cuves des r\u00e9acteurs.\u00a0Le DBTT peut \u00e9galement \u00eatre abaiss\u00e9 par de petites additions d’\u00e9l\u00e9ments d’alliage s\u00e9lectionn\u00e9s tels que le nickel et le mangan\u00e8se aux aciers \u00e0 faible teneur en carbone.<\/span><\/p>\n

Typiquement, les aciers faiblement alli\u00e9s de la cuve sous pression du r\u00e9acteur sont des aciers ferritiques qui pr\u00e9sentent le comportement classique\u00a0<\/span>de transition ductile \u00e0 fragile<\/span><\/b>\u00a0avec une temp\u00e9rature d\u00e9croissante.\u00a0Cette temp\u00e9rature de transition est de la plus haute importance lors du r\u00e9chauffement de l’installation.<\/span><\/p>\n

Modes de d\u00e9faillance:<\/span><\/p>\n