Introduction à la science des matériaux/Exercices/Paramètres de la limite élastique
Quels sont les paramètres déterminant la limite élastique Re d'un matériau cristallin ductile ?
Reprenons la structure du cours : constituants > cristal parfait > défauts cristallins.
- Constituants
Les atomes ont une plus ou moins grand affinité entre eux. Ceci est caractérisé par l'énergie de cohésion du cristal ou bien par l'énergie réticulaire. Cette énergie évolue avec la température.
- Cristal parfait
Le glissement ne peut avoir lieu que sur un plan dense et selon une direction dense. La structure cristalline détermine donc le nombre de systèmes de glissement possibles. Les matériaux ayant la plus basse limite élastique cristallisent en réseau cubique à faces centrées (cfc).
- Défauts cristallins
Le glissement se fait par déplacement de dislocation. Tous ce qui gène les dislocations provoque un durcissement, une élévation de Re :
- épinglage par des atomes étrangers (impuretés, éléments d'alliage), et de manière générale par des défauts ponctuels ;
- forte densité de dislocations : écrouissage ;
- présence de joints de grain : loi de Hall-Petch, la limite élastique est d'autant plus élevée que les grains sont petits ;
- présence de défauts volumiques (précipités) : durcissement structural.
- Bilan
Pour un matériau cristallin monoélémentaire (par exemple fer pur, cuivre pur, aluminium pur, …), la dureté et la limite élastique Re augmentent :
- lorsque le matériau n’est pas pur (alliage, impuretés, durcissement structural) ;
- lorsque a taille de grains diminue (loi de Hall-Petch) ;
- lorsque le matériau a déjà été déformé plastiquement (écrouissage).
