Quels sont les différents types de fractures dans les métaux ?

différents types de rupture dans les métaux

En science des matériaux, la fracture est la séparation ou la fragmentation d’un corps solide en deux ou plusieurs parties sous l’action d’une contrainte. Le processus de rupture peut être considéré comme composé de deux composants, l’initiation et la propagation des fissures. Discutons plus en détail de la fracture et énumérons différents types de fracture dans les métaux.

différents types de rupture dans les métaux

Types de rupture dans les métaux selon la déformation à la rupture

Comme nous l’avons mentionné, la fracture est la séparation ou la fragmentation d’un corps solide en deux ou plusieurs parties sous l’action d’une contrainte. Les fractures peuvent être classées en fonction de différentes caractéristiques. Tout d’abord, classons les Fractures dues à la déformation ou on peut simplement dire Strain to fracture.

Selon la déformation à la rupture, il existe deux types de rupture dans les métaux

  1. Rupture ductile
  2. Fracture fragile

1. Rupture ductile

Une rupture ductile se caractérise par une déformation plastique appréciable avant et pendant la propagation de la fissure.

Rupture ductile
Exemple de rupture ductile

Une quantité appréciable de déformation grossière est généralement présente sur les surfaces de fracture.

2. Fracture fragile

La rupture fragile dans les métaux se caractérise par une vitesse rapide de propagation des fissures, sans déformation grossière et très peu de microdéformation.

fracture fragile
Exemple de rupture fragile

La tendance à une rupture fragile sera augmentée avec la diminution de la température, l’augmentation de la vitesse de déformation et les conditions de contrainte triaxiale généralement produites par une entaille.

La rupture fragile est à éviter à tout prix car elle survient sans prévenir et entraîne généralement des conséquences désastreuses.

La frontière entre une rupture ductile et fragile est arbitraire et dépend de la situation considérée. Par exemple, la fonte nodulaire est ductile par rapport à la fonte grise ordinaire ; pourtant, il serait considéré comme fragile par rapport à l’acier doux. Comme autre exemple, un spécimen de traction profondément encoché présentera peu de déformation grossière, mais la rupture pourrait se produire par un mode de cisaillement.

Ces deux fractures constituent une large classification. Mais si nous examinons les types de ruptures de traction qui peuvent survenir dans les métaux, ce sont

(a) Fracture fragile des monocristaux et des polycristaux
(b) Fracture par cisaillement dans des monocristaux ductiles
(c) Rupture complètement ductile dans les polycristaux
(d) Fracture ductile modérée dans les polycristaux

Ces ruptures ont été observées lorsqu’elles ont été soumises à des efforts de traction. Avant de discuter de ces fractures, nous devons savoir ce qu’est le monocristal et les polycristaux.

Différence entre monocristal et polycristal
Fig : Différence entre le monocristal et le polycristal

Un monocristal est parfois appelé un solide monocristallin dans lequel le réseau cristallin de l’échantillon entier est continu et ininterrompu jusqu’aux bords de l’échantillon, sans joints de grains.

Alors que les solides polycristallins sont composés de nombreuses cristallites de taille et d’orientation variables séparées par des joints de grains.

(a) Fracture fragile des monocristaux et des polycristaux

Une rupture fragile est caractérisée par un décollement normal à la contrainte de traction. Extérieurement, il n’y a aucune preuve de déformation, bien qu’avec l’analyse par diffraction des rayons X, il soit possible de détecter une fine couche de métal déformé à la surface de la fracture.

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Fig : Fracture fragile de monocristaux et de polycristaux

Des fractures fragiles ont été observées dans les métaux à réseau cubique centré sur le corps (BCC) et les métaux hexagonaux compacts (HCP), mais pas dans les métaux cubiques à face centrée (FCC), à moins qu’il n’y ait des facteurs contribuant à la fragilisation des joints de grains.

(b) Fracture par cisaillement dans des monocristaux ductiles

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Fig : Fracture par cisaillement dans des monocristaux ductiles

Les ruptures ductiles peuvent prendre plusieurs formes. Des monocristaux d’hép-métaux peuvent glisser sur des plans basaux successifs jusqu’à ce que finalement, le cristal se sépare par cisaillement.

(c) Rupture complètement ductile dans les polycristaux

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Fig: Fracture complètement ductile dans les polycristaux

Les échantillons polycristallins de métaux très ductiles, comme l’or ou le plomb, peuvent en fait être étirés jusqu’à un certain point avant de se rompre.

(d) Fracture ductile modérée dans les polycristaux

différents types de rupture dans les métaux
Fig: Fracture ductile modérée dans les polycristaux

Dans la rupture en traction des métaux modérément ductiles, la déformation plastique finit par produire une région étranglée. La fracture commence au centre de l’échantillon et s’étend ensuite par une séparation par cisaillement le long des lignes pointillées, comme indiqué sur la figure ci-dessus. Il en résulte la fracture familière « en coupe et en cône ».

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Fig : Représentation d’une fracture en coupe et cône

Ce sont les différentes ruptures observées lorsque l’éprouvette est soumise à l’effort de traction et la rupture produite est due au comportement déformation-rupture.

Il existe deux autres caractéristiques pour la classification des fractures. Ce sont le mode de fracture cristallographique et l’apparence de la fracture.

Types de rupture dans les métaux selon le mode de rupture cristallographique

  1. Cisaillement
  2. Mode de clivage de fracture

Une fracture par cisaillement se produit à la suite d’un glissement important sur le plan de glissement actif. Ce type de rupture est favorisé par les contraintes de cisaillement. Le mode de rupture de clivage est contrôlé par des contraintes de traction agissant perpendiculairement à un plan de clivage cristallographique.

Types de rupture dans les métaux selon l’apparence de la rupture

  1. Fracture fibreuse
  2. Fracture Granulaire

Une surface de fracture causée par le cisaillement apparaît à faible grossissement comme étant grise et fibreuse, tandis qu’une fracture de clivage apparaît brillante ou granuleuse, en raison de la réflexion de la lumière par les surfaces de clivage plates.

Les surfaces de fracture consistent fréquemment en un mélange de fractures fibreuses et granuleuses, et il est habituel de rapporter le pourcentage de la surface représentée par l’une de ces catégories.

Sur la base de l’examen métallographique, les fractures dans les échantillons polycristallins sont classées comme transgranulaire ce qui signifie que la fissure se propage à travers les grains, ou intergranulaire ce qui signifie que la fissure se propage le long des joints de grains.

Conclusion

Nous avons discuté des différents types de rupture dans les métaux en fonction des différentes caractéristiques. Ce sont Souche à fracture, Mode de fracture cristallographique, Aspect de la fracture. Faites-nous savoir ce que vous en pensez et faites-le nous savoir dans la section des commentaires ci-dessous.