Ductilité

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 à résister à cette propagation. S'il y résiste bien, il est dit ductile, sinon il est dit fragile.

On parle de roche ductile lorsque cette dernière peut être déformée sans « cassure ». Par exemple, les roches à l'origine des plis sont ductiles.

Deux principales mesures sont effectuées :

• Les essais de traction mesurant l'allongement avant la rupture et la striction (réduction du diamètre de l'éprouvette au niveau où elle se rompt)
• L'essai Mouton de Charpy mesurant l'énergie 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

Cette ductilité dépend de la température et de la vitesse de déformation. En effet les mécanismes impliqués lors des essais dépendent de ces paramètres :

• la mobilité des dislocations,
• la restauration et la recristallisation dynamique,
• la diffusion et le fluage.

Pour les matériaux cristallins, la ductilité intrinsèque (c'est-à-dire liée au matériau et non pas aux conditions de déformation) est déterminée par :

• le nombre de systèmes de glissement disponibles : en effet, la déformation plastique 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 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 moment) ;
• la pureté : les atomes 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 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 de la racine carrée du diamètre moyen des cristallites).