TénacitéLa ténacité est la capacité d'un matériau à résister à la propagation d'une fissure. On peut aussi définir la ténacité comme étant la quantité d'énergie qu'un matériau peut absorber avant de rompre, mais il s'agit d'une définition anglophone. En anglais, on fait la différence entre « toughness », l'énergie de déformation à rupture par unité de volume (, ce qui correspond aussi à des pascals) et « », la ténacité au sens de résistance à la propagation de fissure.
Rupture (matériau)thumb|Courbe de traction idéale d'un matériau ductile thumb|Courbe de traction typique pour un matériau fragile En science des matériaux, la rupture ou fracture d'un matériau est la séparation, partielle (comme une crique ou une fissure ou une brisure) ou complète, en deux ou plusieurs pièces sous l'action d'une contrainte. Une rupture peut être souhaitée par le concepteur de la pièce comme dans le cas de la conception de dispositifs de sécurité ou au contraire celui-ci cherche à éviter cette rupture en mettant en adéquation la fonction de cette pièce avec les dimensionnements et choix des matériaux utilisés et des procédés de fabrication.
Mécanique de la ruptureLa catastrophe du Vol 587 American Airlines s'explique par la rupture de la dérive de l'appareil.|vignette La mécanique de la rupture tend à définir une propriété du matériau qui peut se traduire par sa résistance à la rupture fragile (fracture) ou ductile. Car si les structures sont calculées pour que les contraintes nominales ne dépassent pas, en règle générale, la limite d'élasticité du matériau et soient donc par voie de conséquence à l'abri de la ruine par rupture de type ductile ; elles ne sont pas systématiquement à l'abri d'une ruine causée par la présence d'une fissure préexistante à la mise en service ou créée en service par fatigue (comme lors de la catastrophe ferroviaire de Meudon) ou par corrosion sous contrainte.
DuctilitéLa ductilité est la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. La rupture se fait lorsqu'un défaut (fissure ou cavité) devient critique et se propage. Un matériau qui présente une grande déformation plastique à rupture est dit ductile, sinon il est dit fragile. C'est une propriété dite « purement géométrique » : elle ne caractérise qu'un allongement à la rupture (sans unité, ou l'allongement en mètre si la longueur pour l'essai de ductilité est normalisée), indépendamment de l'énergie ou de la contrainte nécessaire à cette rupture.
Stress–strain curveIn engineering and materials science, a stress–strain curve for a material gives the relationship between stress and strain. It is obtained by gradually applying load to a test coupon and measuring the deformation, from which the stress and strain can be determined (see tensile testing). These curves reveal many of the properties of a material, such as the Young's modulus, the yield strength and the ultimate tensile strength. Generally speaking, curves representing the relationship between stress and strain in any form of deformation can be regarded as stress–strain curves.
Stress–strain analysisStress–strain analysis (or stress analysis) is an engineering discipline that uses many methods to determine the stresses and strains in materials and structures subjected to forces. In continuum mechanics, stress is a physical quantity that expresses the internal forces that neighboring particles of a continuous material exert on each other, while strain is the measure of the deformation of the material. In simple terms we can define stress as the force of resistance per unit area, offered by a body against deformation.
Concentration de contraintethumb|La fissure dans le béton a été amorcée par un « effet de pointe » (concentration de contrainte). La concentration de contrainte est un phénomène survenant lorsque la section d'une pièce varie de manière brutale : trou (perçage), rainure, épaulement, gorge, fond de fissure, etc. Une pièce présente des points de fragilité dus à la forme. On constate que l'apparition des fissures, et la rupture, a en général lieu dans des zones présentant des angles vifs rentrants ou bien des perçages.
Martensitevignette|Martensite : Microstructure en forme d'aiguille. La martensite (fer α') est une phase métastable des aciers, issue de la transformation sans diffusion de l'austénite γ en dessous d'une température martensitique. Elle tire son nom de (1850-1914), métallurgiste allemand. La structure de la martensite des aciers trempés est étudiée par Floris Osmond en 1890. La martensite est ferromagnétique. Elle possède une grande dureté (HV > 800) et une fragilité notable.
Tenseur des contraintesLe tenseur des contraintes est un tenseur d'ordre 2 utilisé en mécanique des milieux continus pour caractériser l'état de contrainte, c'est-à-dire les efforts intérieurs mis en jeu entre les portions déformées d'un milieu. Le terme a été introduit par Cauchy vers 1822. Comme les efforts intérieurs sont définis pour chaque surface coupant le milieu (on parle d'ailleurs également d'efforts surfaciques), le tenseur est défini localement, en chaque point du solide. L'état de contrainte du solide est donc représenté par un champ tensoriel.
Acier inoxydableL'acier inoxydable, couramment appelé acier inox ou inox, est un acier (alliage à base de fer et de carbone), comportant moins de 1,2 % de carbone et plus de 10,5 % de chrome, dont la propriété remarquable est d'être peu sensible à la corrosion et de ne pas se dégrader en rouille. La présence de chrome en solution au-delà de 10,5 % dans la matrice d'un acier provoque la formation d'une couche protectrice d'oxyde de chrome qui lui confère son inoxydabilité.
Acier au carboneL’acier au carbone est un acier dont le principal composant d'alliage est le carbone, entre 0,12 et 2,0 %, les autres éléments d'alliages étant en quantité très faible. Plus la teneur en carbone est élevée, plus la résistance mécanique de l'acier peut être augmentée par traitement thermique, au détriment de sa ductilité. L'acier au carbone est un acier qui contient du carbone comme principal alliage. Il est solide, résistant et peu coûteux, mais il rouille facilement. L'acier inoxydable, quant à lui, contient principalement du chrome et de nickel.
Fatigue (matériau)vignette|Photomicrographie de la progression des fissures dans un matériau dues à la fatigue. Image tirée de . La fatigue est l'endommagement local d'une pièce sous l'effet d'efforts variables : forces appliquées, vibrations, rafales de vent Alors que la pièce est conçue pour résister à des efforts donnés, la variation de l'effort, même à des niveaux bien plus faibles que ceux pouvant provoquer sa rupture, peut à la longue provoquer sa rupture. Les essais de fatigue permettent de déterminer la résistance des matériaux à de telles faibles charges répétées.
Écrouissagedroite|vignette|Laminage : l'amincissement provoque un durcissement du métal. Lécrouissage d'un métal est le durcissement d'un métal ductile sous l'effet de sa déformation plastique (déformation permanente). Ce mécanisme de durcissement explique en grande partie les différences de tenues et résistance entre les pièces métalliques obtenues par corroyage (c'est-à-dire par déformation plastique : laminage, tréfilage, forgeage) et les pièces de fonderie (simplement coulées dans un moule).
Residual stressIn materials science and solid mechanics, residual stresses are stresses that remain in a solid material after the original cause of the stresses has been removed. Residual stress may be desirable or undesirable. For example, laser peening imparts deep beneficial compressive residual stresses into metal components such as turbine engine fan blades, and it is used in toughened glass to allow for large, thin, crack- and scratch-resistant glass displays on smartphones.
Finite strain theoryIn continuum mechanics, the finite strain theory—also called large strain theory, or large deformation theory—deals with deformations in which strains and/or rotations are large enough to invalidate assumptions inherent in infinitesimal strain theory. In this case, the undeformed and deformed configurations of the continuum are significantly different, requiring a clear distinction between them. This is commonly the case with elastomers, plastically-deforming materials and other fluids and biological soft tissue.
AcierUn acier est un alliage métallique constitué principalement de fer et de carbone. Il se distingue des fontes et des ferroalliages par sa teneur en carbone comprise entre 0,02 % et 2 % en masse. C’est essentiellement cette teneur en carbone qui confère à l'acier ses propriétés. Histoire de la production de l'acier L’Âge du fer se caractérise par l’adaptation du bas fourneau à la réduction du fer. Ce bas fourneau produit une loupe, un mélange hétérogène de fer, d’acier et de laitier, dont les meilleurs morceaux doivent être sélectionnés, puis cinglés pour en chasser le laitier.
Traitement thermique d'un métalLe traitement thermique d'une pièce de métal consiste à lui faire subir des transformations de structure grâce à des cycles prédéterminés de chauffage et de refroidissement afin d'en améliorer les caractéristiques mécaniques : dureté, ductilité, limite d'élasticité Ce procédé est souvent couplé avec l'emploi d'une atmosphère contrôlée lors de la mise en température de la pièce, soit pour éviter son oxydation, soit pour effectuer un apport ou changement moléculaire de surface (traitement de surface).
Essai de flexion par choc sur éprouvette entaillée CharpyL'essai de flexion par choc sur éprouvette entaillée Charpy a pour but de mesurer la résistance d'un matériau à la rupture. Il est fréquemment appelé essai de résilience Charpy ou même essai Charpy. Il porte le nom de l'ingénieur français Georges Charpy (1865-1945) qui en fut un des principaux théoriciens et promoteurs. Il mit en particulier au point la machine qui permet de réaliser l'essai et qui est appelée Mouton Charpy.
Fragilitéthumb|Comportements à la rupture en essai de traction: (a) fragile, (b) ductile et (c) complètement ductile. Un matériau solide est fragile s'il se fracture dès que sa limite d'élasticité est atteinte. La fragilité s'oppose à la ductilité. Il ne faut confondre fragile avec peu tenace qui signifie que le matériau résiste peu à la propagation de fissures. Dans l'usage courant et notamment en métallurgie, on parle de matériau fragile quand on a une faible déformation à la rupture, une faible ténacité et une faible énergie de rupture.
Hardening (metallurgy)Hardening is a metallurgical metalworking process used to increase the hardness of a metal. The hardness of a metal is directly proportional to the uniaxial yield stress at the location of the imposed strain. A harder metal will have a higher resistance to plastic deformation than a less hard metal. The five hardening processes are: The Hall–Petch method, or grain boundary strengthening, is to obtain small grains. Smaller grains increases the likelihood of dislocations running into grain boundaries after shorter distances, which are very strong dislocation barriers.
