Ductilité - Définition et Explications

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La ductilité désigne la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. La rupture se fait lorsqu'un défaut (fissure ou cavité), induit par la déformation plastique, devient critique et se propage. La ductilité est donc l'aptitude qu'a un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) à résister à cette propagation. S'il y résiste bien, il est dit ductile, sinon il est dit fragile.

Ductilité (La ductilité désigne la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. La...) en géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et...)

On parle de roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...) ductile lorsque cette dernière peut être déformée sans " cassure ". Par exemple, les roches à l'origine des plis sont ductiles.

Mesures

Deux principales mesures sont effectuées :

  • Les essais de traction mesurant l'allongement avant la rupture et la striction (réduction du diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) de l'éprouvette au niveau où elle se rompt)
  • L'essai Mouton (Le mouton (Ovis aries) est un mammifère domestique herbivore de la famille des bovidés,...) de Charpy mesurant l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) dépensée pour casser une éprouvette.

Un matériau est ductile si :

  • Son allongement et sa striction à la rupture sont importants,
  • l'énergie dépensée pour le casser est importante.

Inversement un matériau est fragile si :

  • Son allongement et sa striction à la rupture sont faibles,
  • l'énergie dépensée pour le casser est faible

Conditions

Cette ductilité dépend de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) et de la vitesse (On distingue :) de déformation. En effet les mécanismes impliqués lors des essais dépendent de ces paramètres :

  • la mobilité des dislocations,
  • la restauration et la recristallisation dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...),
  • la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) et le fluage.

Particularités

Pour les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) cristallins, la ductilité intrinsèque (c'est-à-dire liée au matériau et non pas aux conditions de déformation) est déterminée par :

  • le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de systèmes de glissement disponibles : en effet, la déformation plastique (La déformation plastique est la déformation irréversible d'une pièce ; elle se produit par...) se fait par glissement de plans cristallographiques denses selon des directions denses, certaines structures en possèdent plus que d'autres ; cela explique la ductilité des cristaux ayant une symétrie cubique à faces centrées (cfc) comme l'or, le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et...) ou l'aluminium ; par ailleurs, dans le cas des alliages ordonnés (oxydes, intermétalliques...), certains modes de déformation sont bloqués (nécessité de respecter l'alternance chimique à tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) moment) ;
  • la pureté : les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) étrangers (intersticiels ou en substitution) viennent épingler les dislocations et gênent leur mouvement ;
  • l'unicité de la phase : s'il y a des précipités, on a un durcissement structural (les précipités bloquent les dislocations) ;
  • la taille des cristallites : les joints de grain (En météorologie maritime: Un grain est un vent violent et de peu de durée qui s'élève...) bloquent les dislocations, plus les cristallites sont petits, plus il y a de joints de grain (cf. loi de Hall-Petch, la limite élastique est proportionnelle à l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...) de la racine carrée (La racine carrée d’un nombre réel positif x est le nombre positif dont le...) du diamètre moyen des cristallites).
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