Comportement Plastique des Métaux

Comportement Plastique des Métaux

• Le comportement plastique des métaux est important pour les calculs d'ingénierie, car il diffère du comportement élastique linéaire.
• La plasticité macroscopique est étudiée en traction avec une courbe de traction conventionnelle/rationnelle qui montre la striction.
• La plasticité est causée par les dislocations.
• Les mécanismes de durcissement, tels que l'écrouissage, influencent le comportement des métaux.
• Les critères de plasticité (Tresca/Von Mises) définissent les conditions pour la déformation plastique.
• La surface de charge et l'écrouissage décrivent les états de contrainte dans un matériau.
• Le fluage est une déformation progressive due à la contrainte constante et à la température élevée.

Origine de la Plasticité

• La plasticité est causée par les dislocations, qui sont des défauts linéaires dans le réseau cristallin.
• Une dislocation se caractérise par son vecteur de Burgers et une direction de sa ligne.
• Il existe trois types de dislocations: coin, vis et mixte.

Densité des Dislocations

• La densité de dislocations mesure la longueur totale de dislocations par unité de volume.
• Elle est plus élevée dans les métaux déformés, comparée aux métaux récuits.
• La densité de dislocations affecte les propriétés des matériaux, notamment la déformabilité et la résistance mécanique.

Déformation Plastique

• La déformation plastique se produit par le mouvement irréversible des plans cristallins, causé par la contrainte de cisaillement.
• Les plans les plus denses sont ceux qui déforment le plus facilement
• Les dislocations se déplacent dans le cristal par la rupture locale de liaisons métalliques.

Multiplication des Dislocations

• Le moulin de Frank-Read est un mécanisme efficace qui multiplie les dislocations.
• Les dislocations se multiplient par recombinaison des portions de signes opposés.
• Ce qui crée de nouvelles boucles qui s'étendent par glissement.

Ecrouissage: un mécanisme de durcissement

• L'écrouissage est un durcissement dû à l'augmentation de la difficulté pour les dislocations de se déplacer.
• Ceci est dû à l'interaction avec les autres dislocations.
• Plus la déformation plastique est importante, plus l'écrouissage est élevé.

Mécanismes de Durcissement

• La résistance du réseau atomique est un obstacle au mouvement des dislocations.

• Les joints de grain, les précipités, et la taille de grain influencent la résistance au mouvement des dislocations, et par conséquent le durcissement.

• Le durcissement par solution solide est lié à la différence de taille entre les atomes de la solution et du soluté, qui crée des contraintes qui rendent le plan de glissement rugueux.

Critères de Plasticité

• Les critères de plasticité Tresca et Von Mises sont des généralisations de la notion de limite d'élasticité.
• Ils définissent la surface de charge qui délimite le domaine de déformation élastique et plastique.
• Ils décrivent le seuil de plasticité pour un état de contraintes multiaxiales.

Surface de Charge et Écrouissage

• La surface de charge décrit le domaine élastique et plastique.
• L'écrouissage modifie la position du domaine élastique.
• L'écrouissage isotrope dilate de façon uniforme le domaine élastique.
• L'écrouissage cinématique modifie la position mais pas l'amplitude du domaine élastique.
• L'effet Baushinger se produit lorsque la limite d'élasticité diminue après une déformation et une déformation inverse.

Fluage

• Le fluage est une déformation plastique progressive d'un matériau soumis à une contrainte constante à haute température.
• Il y a des trois phases du fluage: primaire, secondaire et tertiaire.
• Le fluage secondaire est une phase stationnaire avec une vitesse de déformation constante.
• La variation de la vitesse de déformation du fluage secondaire dépend de la contrainte et de la température.
• La relation phénoménologique de Norton relie le fluage à la contrainte et la température via des coefficients.
• La diffusion à l'état solide est un facteur pour accélérer le fluage.
• Le fluage peut être accéléré par les courts-circuits, comme au niveau des joints de grain et des dislocations.
• La carte de déformation d'Ashby montre les différents régimes de fluage en fonction de la température et de la contrainte.

Paramètre de Larson-Miller

• Le paramètre de Larson-Miller permet d'extrapoler les données expérimentales de fluage, pour des temps longs et à différentes températures.
• Il effectue une équivalence temps-température ou une équivalence contrainte-temps.