- Métallurgie. David Balloy Cours 2 : propriétés macroscopiques des matériaux (suite)

Documents pareils
INFLUENCE de la TEMPERATURE. Transition ductile/fragile Choc Thermique Fluage

Chapitre 11 Bilans thermiques

P M L R O G W. sylomer. Gamme de Sylomer Standard. Propriétés Méthode de test Commentaires. Polyuréthane (PUR) Cellulaire mixte

Chapitre XIV BASES PHYSIQUES QUANTITATIVES DES LOIS DE COMPORTEMENT MÉCANIQUE. par S. CANTOURNET 1 ELASTICITÉ

La fabrication des objets techniques

SSNL126 - Flambement élastoplastique d'une poutre droite. Deux modélisations permettent de tester le critère de flambement en élastoplasticité :

Colle époxydique multi usages, à 2 composants


Pour des Pas Extra Larges

Examen au Microscope Electronique à Balayage mettant en évidence les borures du Superplast 300.

Annexe A. Annexe A. Tableaux et données relatifs à la vérification par Eurocode 3 A.3

Classement selon la Directive EU 1999/45/EC Pour plus d information, voir nos fiches de données de sécurité (MSDS)

> MISTERCUT A 30 T > A 30 S. 16 Disques abrasifs agglomérés Pour machines électro-portatives EN Tronçonnage acier.

ÉTUDE DE L EFFICACITÉ DE GÉOGRILLES POUR PRÉVENIR L EFFONDREMENT LOCAL D UNE CHAUSSÉE

Les métaux pour construction métallique

TUTORIAL 1 ETUDE D UN MODELE SIMPLIFIE DE PORTIQUE PLAN ARTICULE

Vis à billes de précision à filets rectifiés

POUR MACHINES ÉLECTRO-PORTATIVES

Adhésif structural pour le collage de renforts

Tous les produits de la gamme SAF offrent des résistances :

Rupture et plasticité

Sylvain Meille. Étude du comportement mécanique du plâtre pris en relation avec sa microstructure.

MESURE DE LA TEMPERATURE

OUTILS DE PLOMBIER. Code Capacité Cond. Prés. Prix mm 6 V 24, mm 6 SC 24,60

NOXTECH GARDE-CORPS EN VERRE. économique sûr facile à monter. Le système de balustrade

On peut être «lourd» et agile!

Classement selon la Directive EU 1999/45/EC Pour plus d information, voir nos fiches de données de sécurité (MSDS)

SOMMAIRE Thématique : Matériaux

Système multicouche raccords à sertir et tubes

FICHE TECHNIQUE POSTE METALLIQUE

Exemple d application du EN : Poutre fléchie avec section tubulaire reconstituée

GF Machining Solutions. AgieCharmilles FORM 20 FORM 30

Compte rendu de LA37 B, TP numéro 1. Evolution de la température et du degrée d'hydratation

LES RÉPLIQUES MÉTALLOGRAPHIQUES

SSNV143 - Traction biaxiale avec la loi de comportement BETON_DOUBLE_DP

Le chauffe eau à accumulation électrique

Cours d électricité. Circuits électriques en courant constant. Mathieu Bardoux. 1 re année

Mise en Forme des Matériaux Polymères Polymer Processing. Philippe Cassagnau

Cours de résistance des matériaux

Jean-Marc Schaffner Ateliers SCHAFFNER. Laure Delaporte ConstruirAcier. Jérémy Trouart Union des Métalliers

HISTAR. ArcelorMittal Europe - Long products Sections and Merchant Bars

MIC 20 Krautkramer Références techniques et Manuel d'utilisation

Les composites thermoplastiques

10ème Congrès Français d'acoustique Lyon, Avril 2010

Méthodes de Caractérisation des Matériaux. Cours, annales

Module d Electricité. 2 ème partie : Electrostatique. Fabrice Sincère (version 3.0.1)

EPREUVE DE TIPE- PARTIE D

TD 11. Les trois montages fondamentaux E.C, B.C, C.C ; comparaisons et propriétés. Association d étages. *** :exercice traité en classe.

Banc d études des structures Etude de résistances de matériaux (RDM) et structures mécaniques

Microstructure des soudures de titane. Paul Danielson, Rick Wilson, et David Alman U. S. Department of Energy, Albany Research Center Albany, Orégon

CONCEPTION MÉCANIQUE ET DIMENSIONNEMENT ASSISTÉ PAR ORDINATEUR

2008/2009. Placage Collage Affleurage Pressage Portage Sciage

Le MeiLLeuR RappORt qualité-prix

ACW Capteur De Déplacement LVDT Submersible

Glissière linéaire à rouleaux

Styrodur C, un XPS exempt de CFC, HCFC et HFC. De l air, tout simplement. Ecologique, tout simplement.

Méthodes de caractérisation mécanique des matériaux. Marc Blétry

Le zinc source d inspiration

PRÉVENTION DES RISQUES CHAUFFE-EAU. Adoptez les bons réflexes!

SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE L-70

Thermodynamique (Échange thermique)

Pourquoi isoler? Réduire l'usage d'énergie Economiser les frais de chauffage Protéger l'environnement Augmenter la valeur des bâtiments

Solutions d impression 3D. Téléphone - standard : +33 (0)

Discover the NYCAST Advantage. Produits en nylon moulé par coulage Formats standards et sur mesur

Chapitre 7. Circuits Magnétiques et Inductance. 7.1 Introduction Production d un champ magnétique

SOL FORTE ÉPAISSEUR INDUSTRIAL FLORIM

LA ZIRCONE - INFORMATION POUR LE PRATICIEN. La réalité sur ce matériau - questions pratiques et leurs réponses FRANÇAIS

Prise en compte des Eurocodes dans le dimensionnement d ouvrages d art courant en béton armé. Comparaison avec «l ancienne» réglementation.

MÉTHODE DE DÉSEMBOUAGE DE CIRCUITS DE CHAUFFAGE

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE Sciences et Technologies de l Industrie et du Développement Durable ENSEIGNEMENTS TECHNOLOGIQUES TRANSVERSAUX

Revêtements composites pour murs et plafonds

ANNEXE J POTEAUX TESTÉS SELON UN CHARGEMENT STATIQUE ET TESTÉS SELON UN CHARGEMENT CYCLIQUE ET STATIQUE

Colles et nettoyants PVC

Version default Titre : Opérateur MECA_STATIQUE Date : 17/10/2012 Page : 1/5 Responsable : Jacques PELLET Clé : U4.51.

Une fiabilité et une solidité éprouvées

pouchard tubes pouchard tubes C A T A L O G U E G E N E R A L Pouchard Tubes Pantin Pouchard Tubes Lyon Pouchard Tubes Nantes PANTIN

OUTILLAGE MANUEL. Plomberie Outils spécifiques pour la plomberie. Clé serre-tube STILLSON ROTHENBERGER. Clé serre-tube en alliage ALUDUR ROTHENBERGER

Système d énergie solaire et de gain énergétique

ECHAFAUDAGE MULTIDIRECTIONNEL. «Multisystem»

Sur la structure des alliages cuivre-étain

Chapitre 1: Facteurs d'échelle

Chauffage par induction

Champ électromagnétique?

1 Mise en application

NOUVEL ALPHA2 FIABILITÉ ET RENDEMENT REDÉFINIS Gamme complète de circulateurs professionnels pour le chauffage, la climatisation et le refroidissement

Circuits RL et RC. Chapitre Inductance

Ultracolor Plus. Coulis avec sable et polymère, à prise rapide et de qualité supérieure CG2 WAF

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SÉRIE SCIENTIFIQUE

CERTIFICATIONS ET ASSURANCES

Construction. Sarnavap 5000E SA. Pare-vapeur. Description du produit. Tests

U-31 CHIMIE-PHYSIQUE INDUSTRIELLES

Cours de Résistance des Matériaux (RDM)

Cloisons de distribution Caroplatre

Relations structure-propriétés dans les élastomères fortement

N09 Viaduc de Chillon

Normes CE Equipements de Protection Individuelle

LA PROBLEMATIQUE SISMIQUE EN CONSTRUCTION BOIS

Supports de Tuyauteries et d Équipements CADDY PYRAMID

Les matériels des centrales électronucléaires sont

Transcription:

Matériaux - Métallurgie David Balloy Cours 2 : propriétés macroscopiques des matériaux (suite) École Centrale de Pékin 2 ème année de cycle Ingénieur Année 2009-2010 1

Force (N) 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Exercice d application d N 2N Courbe de traction d un acier inoxydable Zoom 20000 15000 10000 5000 0 N mm 0 0,1 0,2 0,3 0,4 19 22 0 5 10 15 20 25 Allongement (mm) 47127 N 40840 N Conditions d essai : mesure de l allongement par déplacement de traverse; vitesse = 1,5.10-2 s -1 ; L 0 = 50 mm; d 0 = 10 mm 2

Questions : Déterminer 1) Les caractéristiques de l élasticité a) La limité d élasticité b) Le module d élasticité apparent 2) La résistance maximale en traction 3) Les caractéristiques de déformabilité a) L allongement à la rupture Exercice d application d N 2N b) Le coefficient de striction (avec d ultime = 6,82 mm) 4) La contrainte vraie à la limite d élasticité 5) La contrainte vraie à la force maximale 6) La contrainte vraie à la rupture 7) Les paramètre du modèle de déformation plastique de Lüdwik : σ V =kε n Avec k cte du matériau; n coefficient d écrouissage tel qu à la charge maximale 3 n= ε

Questions : 2) Application Exercice d application d N 3N Contraintes thermiques de dilatation L 0 Echantillon (L 0 ) Support indéformable 1) Calculer la contrainte thermique σ th qui se développe lorsque le matériau chauffe de T 0 = 20 C à T 1 = 120 C. L 1 Rappel coefficient de dilatation linéaire : α =. L0 T E (Gpa) Re (Mpa) Rm (Mpa) (K -1) céramique (SiC) 480 10000 10000 4,7.10-6 métal supposé parfaitement plastique (Ni) 214 200 200 13,3.10-6 polymère (PE) 0,9 20 25 100.10-6 3) Décrire le comportement mécanique de chacun de ces matériaux lors d un cycle de chauffage (Chauffage T 4 0 à T 1 et refroidissement à T 0 ).

Exercice d application d N 3N Contraintes thermiques de dilatation L 0 Echantillon (L 0 ) Support indéformable On décompose le chauffage en 4 étapes fictives Température T 0, longueur L 0 Température T 1 = T 0 + T, longueur L 1 = L 0 + L Température T 1, Compression pour ramener L 2 = L 0 Retour à température T 0, longueur L 3? 5

Ordres de grandeurs propriétés s de rigidité mécanique Module d'élasticité (E GPa) Composites Matériaux naturels Céramiques Métaux Polymères 0 200 400 600 800 1000 1200 E (GPa) acier doux 210 aciers alliés 210 alu pur 60 alliages alu 68-82 verre 55-74 diamant 1100 PVC 2,2-3,8 6

Ordres de grandeurs propriétés s de résistance r mécaniquem Limite d'élasticité (Re MPa) Résistance maximale (Rm MPa) Composites Matériaux naturels Céramiques Métaux Polymères 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Composites Matériaux naturels Céramiques Métaux Polymères 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Re (Mpa) Rm (MPa) acier doux 300 500 aciers alliés 245-2255 460-2445 alu pur 40 200 alliages alu 30-510 58-595 verre 30-3335 35-400 diamant 2900 2900 PVC 23-52 27-70 7

Ordres de grandeurs propriété de déformabilitd formabilité Allongement à la rupture (%) Composites Matériaux naturels Céramiques Métaux Polymères 0 200 400 600 800 A% acier doux 40 aciers alliés 3-38 alu pur 30 alliages alu 1-44 verre 0,05-1 diamant 0,4-0,6 PVC 10-300 8

Mesure de la ténacitt nacité 1) Energie nécessaire pour rompre un matériau Aire sous la courbe de traction σ Céramique R m R e Métal A% Polymère e 9

1) Essai de propagation de fissure Mesure de la ténacitt nacité Facteur d intensité de contrainte K IC K = ασ πa = IC EG IC en MPa.m1/2 α Facteur géométrique, σ Contrainte normale d ouverture, A longueur de fissure, E module d élasticité, G IC énergie de création de la fissure. 10

Ordres de grandeurs propriété d absorption d éd énergie Ténacité (K1C MPa m 0,5 ) Composites Matériaux naturels Céramiques Métaux Polymères 0 50 100 150 200 250 300 Rm (MPa) A% K IC (Mpa.m -1/2 ) acier doux 500 40 50 aciers alliés 460-2445 3-38 14-210 alu pur 200 30 30 alliages alu 58-595 1-44 18-40 verre 35-400 0,05-1 0,4-1 diamant 2900 0,4-0,6 2,3-3,4 PVC 27-70 10-300 1-4 11

Mesure de résiliencer Mouton pendule de Charpy V ou U 10 mm 55 mm 12

Mesure de résiliencer E résilience (J/cm²) Zone fragile Zone ductile Cristallinité (%) 100% 50% E tr. Température T tr. Transition fragile ductile Faciès de rupture (MEB EC Lille) 13

Mesure de résiliencer Courbe de résilience de l'acier C15 brut 300 250 Résilience (J.cm-²) 200 150 100 50 0-100 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 20 30 Température ( C) 300 Courbe de résilience de l'acier C15 recuit Résilience (J.cm-²) 250 200 150 100 50 0-100 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 20 30 Température ( C) 14

Mesures de dureté Dureté Vickers (H V en dan/mm²) Trace laissée par une pyramide de diamant sous l effet d un poids P (kg) d (mm) HV = 1,854.P d² Remarque : 1 dan/mm² = 10 MPa 15

Mesures de dureté Dureté Rockwell (H R ) Profondeur à laquelle s enfonce un cône de diamant ou une bille d acier trempé sous l effet d un poids P H RA : cône, P = 60kg H RC : cône, P = 150kg H RD : cône, P = 100kg H RB : bille, P = 100kg H R = 100 - e 0 e pré charge charge décharge Retour élastique 100 16

Mesures de dureté Dureté Brinell (H B ) Trace laissée par une bille d acier trempé sous l effet d un poids P H B (10-3000) : D = 10 mm, P = 3000kg (30 000N) H B (5-750) : D = 5 mm, P = 750kg (75 00N) Bille Matériau Vue de côté Trace laissée dans le matériau d (mm) Vue de dessus HB = πd D 2P ( D² d² ) P en N D et d en mm Valeur moyenne compte tenu de la taille de la zone affectée 17

Mesures de dureté Dureté (Mpa) Composites Matériaux naturels Céramiques Métaux Polymères 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 H (Mpa) acier doux 1 500 aciers alliés 1 400-6 925 alu pur 120 alliages alu 120-1505 verre 4 000-7 000 diamant 5 500-113 000 PVC 70-150 18

Essais de fatigue Matériau sollicité un grand nombre de fois Type de sollicitation σ m = 0 σ σ a t σ m σ σ a t σ m Courbe de Wöhler Faciès de rupture Limite de fatigue ou d endurance σ f 1 10 100 10 7 90% N 19

Ordres de grandeurs Limite de fatigue (MPa) Composites Matériaux naturels Céramiques Métaux Polymères 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 limite de fatigue (Mpa) Re (Mpa) acier doux 230 300 aciers alliés 218-801 245-2255 alu pur 26 40 alliages alu 20-157 30-510 verre 34-3400 30-3335 diamant 3400-5000 2900 PVC 13-52 23-52 20

Chapitre 2 Propriétés des matériaux 1. Quantification des propriétés macroscopique des matériaux a) Propriétés mécaniques b) Propriétés thermiques Températures et changements d état Capacité calorifique Energie nécessaire pour chauffer le matériau de 1K Cp en J.kg -1.K -1 ou en J.mol -1.K -1 Cp (H20) = 4,18J.g.K -1 = 1cal Cp(J.kg -1.K -1 ) acier doux 480 aciers alliés 410-530 alu pur 900 alliages alu 857-990 verre 690-995 diamant 510 PVC 1000-1100 21

Enthalpie de changement de phase Energie nécessaire pour fondre ou vaporiser un matériau H en J.kg -1 ou en J.mol -1 Fusion S L Evaporation L V Sublimation S V T fusion( C) H fusion(kj.kg -1 ) acier doux 1497 270 aciers alliés 1382-1529 265-280 alu pur 660 390 alliages alu 380-707 384-393 Log E Rigide Mou verre T G 337-1427 X diamant T.S.3717 X Liquide PVC T G 77-82 X T G T fusion Température T G = température de transition vitreuse 22

Conductibilité thermique Capacité à conduire la chaleur k en W.m -1.K -1 T Conductibilité thermique (W/mK) Composites Matériaux naturels Céramiques Métaux Polymères T 1 T 2 x 1 x 2 Q x 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 k(w.m -1.K -1 ) acier doux 50 aciers alliés 34-55 alu pur 222 alliages alu 76-235 Loi de Fourrier Q = - ks T x 2 2 - T x 1 1 verre 0,71-1,6 diamant 600-2200 PVC 0,13-0,25 23

Dilatation thermique Coefficient de dilatation (10-6 K -1 ) Allongement du matériau avec la chaleur L 1 α =. en K L T -1 (10-6.K -1 ) 0 Composites Matériaux naturels Céramiques Métaux Polymères 0,1 1 10 100 1000 acier doux 12 aciers alliés 10,5-13,5 alu pur 24 alliages alu 16-24 verre 0,52-8,7 diamant 1 PVC 60-95 24

Autres propriétés résistivité électrique r en Ω.m (ohm.mètre) Composites Matériaux naturels Céramiques Résistivité électrique (10-8 Ohm.m) Métaux Polymères 1,E+00 1,E+03 1,E+06 1,E+09 1,E+12 1,E+15 1,E+18 1,E+21 1,E+24 1,E+27 Loi d Ohm r(10-8.m) acier doux 16-18 aciers alliés 15-35 R = rl s alu pur 2,7 alliages alu 2,7-10,7 verre 2,5 10 18-10 22 diamant 10 10-10 20 R résistance électrique en Ω PVC 3 10 21-10 22 Cuivre haute conductivité 1,9 Or 2,1 Argent 1,6-2,8 25