Dans un article précédent sur la résistance des métaux, nous avons examiné la mesure de la résistance à la traction et à l’impact. Mais il existe deux autres propriétés mécaniques très importantes qui doivent être prises en compte lors de la sélection d’un métal pour votre prochain projet. Ces propriétés sont la ductilité et la dureté.
Qu’est-ce que la ductilité ?
La ductilité est la capacité d’un métal à se déformer sans se fracturer. Les métaux qui peuvent être formés ou pressés dans une autre forme sans aucune fracturation sont considérés comme ductiles. Les métaux qui se fracturent sont classés comme cassants (essentiellement le contraire de ductiles).
La ductilité joue un rôle majeur dans la formabilité. Les métaux qui sont excessivement fragiles peuvent ne pas être en mesure d’être formés avec succès. Par exemple, si une pièce de métal est étirée en un fil fin, il est impératif qu’elle présente une certaine ductilité. Si le métal est trop fragile, il se cassera dès que le métal commencera à s’étirer. La ductilité est également un facteur de sécurité important pour les projets structurels. La ductilité permet aux structures de se plier et de se déformer dans une certaine mesure sans se rompre lorsqu’elles sont placées sous de lourdes charges.
Comment mesurer la ductilité
Le pourcentage d’allongement et le pourcentage de réduction sont deux façons de mesurer la ductilité :
- Le pourcentage d’allongement mesure la longueur qu’un métal se déforme en pourcentage de sa longueur initiale, après avoir été tiré jusqu’à la rupture lors d’un essai de traction.
- Le pourcentage de réduction mesure la partie la plus étroite de la section transversale d’un spécimen métallique après une rupture induite par un essai de traction.
La ductilité peut dépendre de la température, il faut donc tenir compte des températures auxquelles le métal sera soumis dans une application. La plupart des métaux ont un tableau de température de transition ductile-fragile qui peut aider.
Quels métaux sont ductiles ?
Il existe de nombreux métaux ductiles, notamment :
- Aluminium
- Laiton
- Cuivre
- Acier à faible teneur en carbone
- Or
- Argent
- Étain
- Lead
Les métaux considérés comme cassants comprennent la fonte, le chrome et le tungstène. Parmi les exemples d’applications qui nécessitent une ductilité élevée, citons les câbles métalliques, les emboutissages et les poutres structurelles.
Qu’est-ce que la dureté ?
La dureté est une mesure de la capacité d’un métal à résister à l’indentation. Lorsqu’un métal doit résister à des forces sans s’enfoncer ou se bosseler, il faut rechercher un métal ayant une dureté élevée.
La dureté peut également donner à l’utilisateur final une idée de la résistance à l’abrasion d’un métal. Plus la dureté d’un métal est élevée, plus il est capable de résister à l’abrasion. Ceci est très important pour les applications où le métal utilisé est soumis à des forces et à des objets susceptibles de provoquer une usure.
Comment mesurer la dureté
Pour les empreintes, il existe plusieurs méthodes d’essai exclusives à utiliser pour mesurer la dureté. Les méthodes les plus populaires sont :
- Vickers
- Brinell
- Rockwell
Dans chaque test de dureté, un objet très dur tel qu’un diamant de qualité industrielle est enfoncé dans un matériau en utilisant une force connue. La taille de la dépression faite dans le matériau d’essai est ensuite mesurée. Cette mesure peut ensuite être convertie en une valeur telle que HRB (Rockwell) ou HV (Vickers).
Le test de dureté Mohs est utilisé pour mesurer la résistance d’un matériau aux rayures. Dans ce test, une variété de matériaux sont qui ont été attribués des numéros de dureté sont utilisés pour essayer de rayer le spécimen de test en métal. Le matériau portant le numéro le plus bas pour faire une rayure sur l’éprouvette est attribué à cette éprouvette, ce qui lui donne une dureté relative.
Quels sont les métaux les plus durs ?
Les métaux qui ont une dureté relativement élevée comprennent :
- Tungstène
- Acier à haute teneur en carbone
- Fonte
Un traitement spécial tel que le traitement thermique ou l’écrouissage peut également être utilisé pour augmenter encore la dureté d’un métal donné. La dureté est souvent inversement liée à la ductilité, de sorte que les métaux ductiles mentionnés ci-dessus ont généralement une dureté relativement faible. Les applications qui nécessitent une dureté élevée comprennent les arbres, les broches et les engrenages.
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