Dislocations et déformation plastique

Transcription

1 Dislocations et déformation plastique

2 Dislocations et déformation plastique Plan de glissement

3 Dislocations et déformation plastique

4 Dislocations et déformation plastique! Analogie de la chenille

5 Densité des dislocations! = longueur totale des dislocations par unité de volume! < 10³mm -2 : cristaux métalliques ayant uniformément solidifié,! 10 9 à10 10 mm -2 dans les métaux fortement déformés (pouvant être ramenés après traitement thermique à10 5 et 10 6 mm -2.

6 Dislocations et déformation plastique

7 Dislocations et déformation plastique! Interactions

8 Dislocations et déformation plastique! Systèmes de glissement (110) plans de glissement = les plus denses (ex.: CFC) directions de glissements = les plus denses (100) (111) DP=0.555 DP=0.785 DP=0.907

9 Dislocations et déformation plastique! Ex.: CFC 4 plans de glissement 3 directions par plan 12 systèmes de glissement

10 Dislocations et déformation plastique Plan de glissement Direction de glissement Nombre de systèmes de glissement Structure cubique à faces centrées Cu, AI, Ni, Ag, Au {111} < > 12 Structure cubique centrée Fe α, W, Mo {110} < 1 11 > 12 Fe α, W {211} < 1 11 > 12 Fe α, K {321} < 1 11 > 24 Structure hexagonale compacte Cd, Zn, Mg, Ti, Be {0001} < 1120 > 3 Ti, Mg, Zr {1010} < 1120 > 3 Ti, Mg {101 1) < 1120 > 6

11 Dislocations et déformation plastique Pas de déformation d plastique matériaux fragiles Grandes déformations d plastiques matériaux ductiles Nombre de systèmes de glissements

12 Dislocations et déformation plastique! En résumé :! déplacements des dislocations lorsque contraintes de cisaillement appliquées sur un plan de glissement et dans une direction de glissement

13 Déformation plastique des monocristaux! Monocristal en traction F.cosλ τ R = = σ.cos A / cosφ φ. cosλ Sur un des plans de glissement on a : τ = R = τ R σ.(cosφ.cos λ) (max) max déformation plastique quand τ R (max) = τ ccg

14 Exercice 1 Un monocristal de fer à structure CC est orienté de façon telle qu'une contrainte de traction est appliquée dans une direction [010]. a) Calculez la contrainte de cisaillement réduite dans un plan (110) et dans une direction [ -111] lorsqu'une contrainte de traction de 52 MPa est appliquée. (rép MPa)

15 Exercice 1 b) Si le glissement se produit dans un plan (110) et dans une direction [-111], et que la contrainte de cisaillement critique de glissement est de 30 MPa, calculez la valeur de la contrainte de traction requise pour que s'amorce la déformation plastique. (rép MPa)

16 Exercice 2 Un monocristal d'aluminium est orienté, pour un essai de traction, de manière que la normale à son plan de glissement forme un angle de 28.1 avec l'axe de traction. Trois directions de glissement possibles forment des angles de 62.4, 72.0 et 81.1 avec le même axe de traction. Si la déformation plastique s'amorce lorsque la contrainte de traction est de 1.95 MPa, déterminez la contrainte de cisaillement critique de glissement de l'aluminium. (rép. τ ccg = 0.8 MPa)

17 Déformation plastique des monocristaux! Contrainte axiale (σ y ) minimale lorsque l'orientation d'un monocristal est telle que φ = λ = 45 τ ccg σ y = = 2. τ ccg π π cos.cos 4 4

18 Déformation plastique des polycristaux + complexe car direction de glissement varie d'un grain à l'autre " il faut leur appliquer une contrainte plus forte (en pratique : 1,5x) pour que s'amorce le glissement, donc σ y =1.5 x 2 τ ccg = 3 τ ccg

19 Application! On réalise un essai de traction sur un monocristal de fer de haute pureté (% Fe = 99,999 %). Le fer a une structure cristalline CC. L'éprouvette de traction est de section rectangulaire : largeur l = 8 mm, épaisseur e = 4 mm. Lorsque la force F appliquée atteint 2,4 kn au cours de l'essai de traction, on constate l'apparition des premiers signes de glissement cristallographique irréversible dans un plan dont la normale fait un angle de 40 avec l'axe de traction et selon une direction faisant un angle de 65 avec l'axe de traction. a) Quels sont les indices de Miller de la famille de plans a laquelle appartient le plan de glissement actif et quels sont les indices de la famille de directions a laquelle appartient la direction active de glissement? b) Quelle est la valeur de la contrainte de cisaillement critique de glissement du fer MONOCRISTALLIN très pur? c) Quelle devrait être la valeur de la limite proportionnelle d'élasticité Re d'un POLYCRISTAL fait de ce même fer très pur?

20 Déformation plastique des polycristaux Lignes de glissement à la surface d'une éprouvette de cuivre polycristallin Lignes de glissement à la surface d'une éprouvette de traction en acier

21 Déformation plastique des polycristaux! Modification structure des grains par la plastification

22 Déformation plastique! Cristal parfait

23 Déformation plastique! En présence de dislocations