Essai de traction sur un alliage d'aluminium avec rupture de type ductile
Laductilité est la capacité d'unmatériau à sedéformer plastiquement sans se rompre[1]. Larupture se fait lorsqu'un défaut (fissure ou cavité) devient critique et se propage. Un matériau qui présente une grande déformation plastique à rupture est ditductile, sinon il est ditfragile. C'est une propriété dite « purement géométrique » : elle ne caractérise qu'unallongement 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[2],[3],[4].
L'origine de la ductilité d'un métal est la mise en mouvement desdislocations dont il est le siège. Cependant, cette mise en mouvement génère d'autres dislocations, qui se gênent mutuellement ce qui durcit le matériau mais néanmoins le rend plus fragile : c'est le phénomène d'écrouissage.
La ductilité est une propriété conditionnée par lamalléabilité.« La malléabilité est le premier indice de la ductilité ; mais elle ne nous donne néanmoins qu'une notion assez imparfaite du point auquel la ductilité peut s'étendre. » —Buffon[5].
La ductilité désigne surtout la capacité d'une matière à résister à l'étirement. Par exemple, l'or est le matériau le plus ductile car le fil que l'on obtient par son étirement extrême, sans rupture, est le plus fin de tous les fils que l’on obtient pour l'ensemble des matériaux connus. Autre exemple, leplomb, en raison de sa ductilité, a été utilisé pour fabriquer des conduites d'eau potable résistant au gel (usage interdit depuis 1995[6] en raison de satoxicité).
On parle derocheductile lorsque cette dernière peut être déformée sans « cassure ». Par exemple, certains types de roches à l'origine d'unpli sont ductiles (souples, rubanées) tandis que d'autres roches inscrites dans le même pli sont cassantes, en boudin (boudinées).
son allongement et sastriction à la rupture sont importants ;
Inversement, un matériau estfragile si :
son allongement et sa striction à la rupture sont faibles ;
L'or est l'un des matériaux les plus ductiles connus, pouvant être étiré jusqu'à produire un filament monoatomique[7].
Par abus, on considère aussi que l'essai mouton de Charpy mesurant l'énergie dépensée pour casser une éprouvette est une mesure de ductilité/fragilité. Selon G. Charpy :« Les essais sur des éprouvettes entaillées ne sont pas des essais de rupture fragile. C’est uniquement un essai qui permet de classer des métaux avec forte ou faible résilience[8]. »
Selon cet essai, on a tendance à considérer que :
Un matériau estductile si :
l'énergie dépensée pour le casser est importante.
Inversement, un matériau estfragile si :
l'énergie dépensée pour le casser est faible.
Faire le lien entreténacité, ductilité etrésilience n'est pas si simple et nécessite de prendre en compte un grand nombre de paramètres expérimentaux[3],[8].
la taille descristallites : lesjoints de grains bloquent les dislocations, plus les cristallites sont petits, plus il y a de joints de grain (cf.loi de Hall-Petch, lalimite d'élasticité est proportionnelle à l'inverse de la racine carrée du diamètre moyen des cristallites).
Les céramiques sont en général peu ductiles à température ambiante car les dislocations y sont peu mobiles (en dessous de typiquement 0,7 fois leur température de fusion[9]) de par les trop grandes énergies de liaisons interatomiques. Les mécanismes de plasticité des céramiques sont généralement dus à des processus de diffusion, qui ne permettent pas d'écrouissage, et qui permettent que peu de déformation plastique. Néanmoins, certaines céramiques, à grains fins, par des mécanismes de glissement aux joints de grain, sont capables desuperplasticité (>100% de déformation[10]).
Le verre, archétype du matériau fragile, peut être très ductile[11], au-dessus de sa température detransition vitreuse. Ainsi, unefibre optique de plusieurs centaines de kilomètres peut être produite en étirant un barreau de l'ordre de 1 à 2 mètres de long (dépassant ainsi des millions de % de déformation).
Sans préjudice des dispositions prises en application de l'article 7 ci-dessus, la mise en place de canalisations en plomb dans les installations de distribution est interdite à partir de la date de publication du décretno 95-363 du 5 avril 1995.
↑Masuda, Hideki et Kral, Robert,Modern Electron Microscopy in Physical and Life Sciences, InTech,(ISBN978-953-51-2252-4,DOI10.5772/62288), « Combined Transmission Electron Microscopy – In situ Observation of the Formation Process and Measurement of Physical Properties for Single Atomic-Sized Metallic Wires »
↑a etbG.Pluvinage, « Un siècle d'essai Charpy : De la résistance vive à la rupture à la mécanique de rupture d'entaille »,Mécanique & Industries,, Volume 4, Issue 3, Pages 197-212(lire en ligne)
