Cours Proprietes Des Materiaux chp1 Et 2
Cours Proprietes Des Materiaux chp1 Et 2
Cours Proprietes Des Materiaux chp1 Et 2
Exemples :
Alliage d’Aluminium,
Alliage du cuivre,
Alliage du zinc
Les principaux éléments métalliques sont illustrés par leur désignation dans le tableau
suivant.
2. Les céramiques :
Les objets en céramique sont habituellement assez peu denses, très durs et dotés d'une
bonne résistance mécanique, même à des températures très élevées. D'une manière
générale, leur résistance à la compression est bien supérieure à leur résistance à la
traction, ce qui est une des caractéristiques des matériaux fragiles. En fait, c'est la
présence de petites imperfections ou d'impuretés qui leur confère ce comportement ; les
céramiques très pures peuvent souvent supporter des chocs mécaniques relativement
violents.
Exemples :
Verre
Porcelaine, faience, briques…
Matériaux de construction : ciment et béton
Pierres, granite…
Diamant : utilisé dans les outils de coupe, les outils de forage (les céramiques
techniques à haute performance)
Les céramiques sont en générale mises en forme par pressage, moulage, extrusion et
autres procédés suivies par un traitement thermique de cuisson ou de frittage.
3. Les polymères
Les polymères, appelés communément "matières plastiques", sont indissociables de
notre environnement et de notre vie pratique. Ils se sont imposés dans tous les
domaines de nos activités: des objets les plus banals jusqu'à des applications techniques
sophistiquées, en passant par leur utilisation dans les produits d'hygiène ou
alimentaires.
a. Les thermoplastiques :
Sous l’action de la chaleur, le polymère se ramollit.On dit qu’il est thermoplastique.
Après refroidissement, il durcit. Cette opération est réversible.
Exemples :
b. Les thermodurcissables :
Ils sont mis en forme à chaud et durcissent de façon irréversible .
Exemples :
Exemples :
Caoutchouc naturel
Caoutchouc artificiel pneumatiques
La structure des matières plastique est souvent sous forme des chaînes organiques
ramifiée
Chaîne organique des polyéthylènes
Exemples :
Les matériaux composites sont composés d’un matériaux de base (matrice ou liant :
polymère,céramique ou métal) renforcés par des fibres, ou agrégat, d’un autre matériau
afin de combiner au mieux les avantages des deux. Les deux corps de structures
différentes ne se mélangent pas (structure hétérogène) au contraire d’un alliage
(structure homogène).
Principaux constituant des matériaux composites
Les fibres les plus utilisées sont ; la fibre de verre, la plus économique et la plus utilisée.
La fibre de carbone, plus coû teuse est utilisée dans des applications plus pointues :
équipements sportifs, aéronautique... Les fibres organiques comme les aramides sont un
compromis entre les deux.
Caractéristiques mécaniques de
quelques fibres de renforcement
des composites
On définit les propriétés les plus utiles pour la définition des métaux :
1. La dureté :
La dureté d'un matériau définit la résistance qu'oppose une surface de l'échantillon à la
pénétration d'un corps plus dur (l’acier est plus dur que l’aluminium car il est plus
difficile à rayer). Elle dépend de la facilité avec laquelle un corps peut se déformer ou
détruire la surface d’un matériau en y pénétrant.
2. La fragilité :
Une substance solide est dite "fragile" si, lorsqu'on lui impose des contraintes
mécaniques ou qu'on lui fait subir des déformations brutales (c'est-à -dire sous forme de
choc), elle se rompe au lieu de se déformer.
3. La 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.
4. La ténacité ou la résilience :
C’est le contraire de la fragilité. La ténacité est la capacité d’un matériau à résister à la
rupture sous l’effet du choc. L’acier est plus tenace que la fonte et la fonte est plus tenace
que le verre.
5. La malléabilité :
La malléabilité est la facilité avec laquelle un matériau se laisse façonner. C’est la raison
pour laquelle on peut laminer un matériau, le forger ou découper facilement une faible
épaisseur.
7. La résistance à la corrosion :
C’est la capacité d’un matériau de ne pas se dégrader sous l’effet de la combinaison
chimique de l’oxygène de l’ai et du métal.
8. Le point de fusion :
Le point de fusion ou la température de fusion d'un corps représente la température à
une pression donnée, à laquelle un élément pur ou un composé chimique passe de l'état
solide à l'état liquide. Ce point de fusion détermine la soudabilité d’un métal.
9. La fatigue :
La fatigue est la détérioration d’un matériau soumis à des charges répétées. Ces
sollicitations répétées se terminent souvent par une rupture.
10. La conductivité :
C’est la capacité d’un matériau de transférer la chaleur ou l’électricité. La conductivité
thermique est particulièrement importante en soudage. La conductivité électrique est
importante dans le cas d’utilisation d’un procédé électrique.
Désignation
1. à partir de l’emploi et des
caractéristiques mécaniques et physiques
Le codage est réalisé à partir d’une lettre suivi d’une valeur numérique
Lettre signification Valeur numérique
E : Acier de construction mécanique Re mini
S : Acier de construction y compris les aciers à grains fins Re mini
H : Acier à haute résistance laminé à froid pour emboutissage à froid Re mini
P : Acier pour appareil à pression Re mini
D : Acier pour formage à froid Degré d’emboutissabilité
N.B. Re = limite élastique en MPa. Il existe aussi d’autres les lettres L, B, Y,etc., pour plus d’information
se référer à la norme Dans le cas d’aciers livrés moulés la désignation est précédé de la lettre G
(exemple GS 235)
Exemples
E335 : Acier de construction mécanique ayant une limite élastique minimale de 335 Mpa
S 235 : Acier de construction ayant une limite élastique minimale de 235 MPa
Autres exemples
C 22
Lettre C + Valeur numérique
Les deux chiffres représentant le pourcentage de carbone en masse de l’acier multiplié
par 100.
N.B.
La désignation est précédée de la lettre G si la pièce est livrée moulée
Ces aciers peuvent être suivis par un indice indiquant certaines propriétés de
l’acier
Indice signification
E Teneur maximale en soufre spécifiée Peut être suivi de la teneur en soufre en 1/100°
de pour-cent
R : Fourchette en soufre spécifiée Peut être suivi de la teneur en soufre en 1/100° de
pour-cent
D : Pour tréfilage de fils
C : Pour formage à froid
S : Pour ressorts
U : Pour outillage
Ils peuvent être suivis éventuellement d’un symbole chimique suivi de sa teneur en
1/10 de pourcent.
Exemples
34 Cr Mo 4
Ici Cr = 4/4 =1% et Mo < 1%
N.B.
Symboles chimique Cr Co Mn Ni Si W Al Be Cu Mo
symbole métallurgique C K M N S W A Be U D
facteur multiplicateur de
4 4 4 4 4 4 10 10 10 10
pourcentage
Symboles chimique Nb Pb Ta Ti V Zr N P S B
symbole métallurgique Nb Pb Ta Ti V Zr N P F B
facteur multiplicateur de 10 10 10 10 10 100 100 100 100 100
pourcentage
Exemples
X 8 Cr Ni 18-9
La lettre X Valeur numérique Symbole chimiques Valeur numérique
Précise que Cette valeur Ce sont les symboles Cette valeur indique la
l’alliage qui va être représente le chimiques des éléments teneur % en masse des
codé est un acier pourcentage de d’additions placées dans éléments d’addition
fortement allié carbone multiplié l’ordre décroissant de leur depuis le premier
par 100 teneur. symbole chimique.
N.B. Si une teneur n’est pas indiquée, elle est inférieure à 5%.
Classe 1 : aciers non alliés pour le travail à froid (codage aciers non alliés)
C 140 E2 U Cr4
Valeur
La lettre C Indice de qualité Code U Élément d’alliage
numérique
Cette lettre indique il s’agit du E : teneur max. pour acier à Symbole chimique
qu’il s’agit d’un acier pourcentage suivi de la
garantie en soufre outils (Cf. acier
non allié. concentration en
de carbone non alliés)
2 : pourcentage de 1/10° de %
multiplié par
soufre en 1/100° de
100 Ici : 1,4% pour-cent
N.B. L’acier est codé comme un acier non allié
Les aciers des classes 2 et 3 se désignent de la même façon que les aciers faiblement
alliés et les aciers fortement alliés. Par exemple : 100 Cr6, X 160 CrMoV 5
etc.
Remarque : Rien n’indique ici que se sont des aciers à outils …
HS 7 - 4 - 2 - 5
Les lettres HS Valeur numérique Valeur numérique Valeur numérique Valeur
N°1 N°2 N°3 numérique
N°4
L’ordre est toujours le même, si un élément d’alliage n’est pas présent, on note la
valeur 0
Le pourcentage de carbone n’est pas indiqué
La désignation peut être terminée par une série de lettres, symboles d’un
traitement thermique particulier,
Exemple. : TQB : trempe étagée bainitique.
EN-GJ L - 150 S
N.B. : Dans le cas ou l’on voudrait afficher un allongement ET une résilience, il faut les
séparer par un tiret
symboles représentatifs du Indique que la fonte est classée suivant sa dureté est suivie
type de fonte d’une lettre qui renseigne sur le type d’essai
ici graphite sphéroïdale B :pour Brinell,
V : pour Vickers,
R :pour Rockwell,enfin, un nombre qui indique la dureté
prescrite
symboles représentatifs du type dont le système est rigoureusement le même que celui
de fonte, ici sans graphite d’un acier fortement allié : 3 % de carbone , 9% de Cr, 5%
(fonte blanche). de Ni et 2% de Si
III. LES ALLIAGES LEGERS
Ce sont des alliages d’aluminium. Sa densité est de 2,7 par rapport au fer de densité 7,86
d’où l’appellation d’alliage léger. Notons que par analogie, on surnomme les alliages de
magnésium alliages ultra-légers.
Le système de codage fait la distinction entre les alliages moulés (NF EN 1706), et les
alliages corroyés (NF EN 573).
EN A C - 4 2 000
Les lettres EN A Symboles représentatifs des alliages d’aluminium
La lettre C Symbole du moulage C = cast
Le premier chiffre Permet de classer la famille de l’alliage (Cf. tableau ci dessous).
Le deuxième chiffre Permet de classer la sous – famille de l’alliage
seront affectés en fonction de la composition chimique exacte de
Les 3 derniers chiffres
l’alliage.
Familles d’alliages
EN A C - Al Cu4MgTi
Les lettres EN A
Symboles représentatifs des alliages d’aluminium
La lettre C
Symbole du moulage C = cast
EN A W - 2 0 17
Les lettres EN A La lettre W Le premier chiffre Le deuxième chiffre Les 2 derniers chiffres
symboles symbole du permet de classer permet de déterminer seront affectés en
représentatifs des corroyage la famille de l’alliage le nombre de fonction de la
alliages (Cf. tableau ci-dessus). modifications qu’à composition chimique
d’aluminium subi l’alliage exacte de l’alliage
N.B.
Pour la classe 1, il s’agit d’aluminium affinés, les deux derniers chiffres indiquent
le pourcentage de pureté en 1/100° de pour-cent au delà de 99%. (exemple 1090
= aluminium affiné à 99,9%)
Ce type de codage n’est pas très clair, on peut donc lui adjoindre (NF EN 573-2)
des symboles chimiques.
d. Désignation symbolique des alliages d’aluminium corroyé
NF EN 573
Désignation numérique Désignation symbolique
EN AW – 1100 EN AW – 1100 [99,0%]
EN AW – 6061 EN AW – 6061 [Al Mg1 Si Cu]
EN AW – 2017 EN AW – 2017 [ Al Cu4 Mg ]
EN AW – 7020 EN AW – 7020 [Al Zn5 Mg]
Cu - ETP
Cu Caractères permettant de définir le type d’affinage symbole chimique du cuivre ci-
dessous
Type d’affinage
ETP : Affiné électrolytiquement, non désoxydé, conductivité garantie
FRHC : Affiné thermiquement, non désoxydé, conductivité garantie
FRTP : Affiné thermiquement, non désoxydé, conductivité non garantie
DHP : Affiné thermiquement ou électrolytiquement phosphore résiduel fort
DLP : Affiné thermiquement ou électrolytiquement phosphore résiduel faible
OF : Désoxydé
OFE : Exempt d’oxygène de haute pureté
Cu Zn 39 Pb2
Cu est le symbole chimique du cuivre + Symboles chimiques placés dans l’ordre
décroissant de leur teneur en masse suivi de la concentration en % de l’élément d’alliage
Si la teneur est inférieure à 1%, il n’est pas obligatoire de l’indiquer
N.B.
Dans certains cas, on note la teneur même si elle est inférieure à 1, en particulier
pour différencier deux nuances voisines (exemple CuAg0,05 et CuAg0,1)
Les alliages à base de cuivre sont appelés cupro-(élément d’alliage principal)
exemple CuBe2 = cuprobéryllium, sauf le laiton (Cu-Zn) et les bronzes (Cu-Sn).
Ni - Cu 35
Ni : Symbole chimique du nickel
Cu 35 : Symboles chimiques placés dans l’ordre décroissant de leur teneur en masse
suivi de la concentration en % de l’élément d’alliage. Si la teneur est inférieure à 1%, il
n’est pas obligatoire de l’indiquer.
N.B. Codage identique aux alliages de cuivre, sauf qu’il existe un tiret après Ni
Z - A4 G
Z : symbole métallurgique du zinc
A4 G : Symboles métallurgiques placés dans l’ordre décroissant de leur teneur en masse
suivi de la concentration en % de l’élément d’alliage. Si la teneur est inférieure à 1%, il
n’est pas obligatoire de l’indiquer.
G - A3 Z1
G : Symbole métallurgique du magnésium
:
A3 Z1 Symboles métallurgiques placés dans l’ordre décroissant de leur teneur en
masse suivis de la concentration en % de l’élément d’alliage. Si la teneur est inférieure à
1%, il n’est pas obligatoire de l’indiquer
T - A6 V
T : symbole métallurgique du titane
A6 V : Symboles métallurgiques placés dans l’ordre décroissant de leur teneur en masse
suivis de la concentration en % de l’élément d’alliage. Si la teneur est inférieure à 1%, il
n’est pas obligatoire de l’indiquer