Classification et essais des matériaux : propriétés et contrôles

Classification des matériaux

Les matériaux peuvent être divisés en groupes : les métaux ferreux, métaux non ferreux, la céramique et les matériaux de construction, les polymères naturels, le bois, le cuir, les textiles et les polymères synthétiques.

Identification visuelle et nécessité des tests

Ces groupes sont facilement identifiables par leur aspect extérieur : la couleur, la texture de la surface, la forme, etc. Mais cette première distinction est seulement générale, et pour connaître leurs caractéristiques spécifiques, il est nécessaire d'utiliser une série de tests qui sont détaillés ci‑dessous.

Analyses chimiques et métallographiques

Nous étudions la composition du matériau et la structure interne. Cela inclut la détermination de la température de fusion — début et fin de solidification — de chaque matériau, ainsi que la présence d'éléments indésirables, par des techniques métallographiques.

Essais des propriétés mécaniques

Les essais des propriétés mécaniques vérifient la dureté, la résistance à la traction, la résistance aux chocs, la tenue à l'usure et la résistance à la fatigue du matériau. Ces essais sont destructifs, car ils altèrent les échantillons analysés.

Principaux essais mécaniques

• Test d'impact : réalisé en mesurant l'énergie absorbée lorsqu'un pendule frappe un échantillon entaillé. C'est un test très important qui vérifie l'effet d'un traitement thermique.
• Test d'usure : mesure la résistance à l'abrasion en faisant tourner et frotter deux rouleaux, dont l'un est le matériau à tester, et en mesurant la perte de masse due au travail effectué.
• Test de dureté : effectué en observant l'empreinte laissée par une bille calibrée (dureté Brinell) ou un pénétrateur (dureté Rockwell) appliqué avec une force déterminée.
• Essai de traction : mesure la résistance à la rupture, la limite d'élasticité et le comportement élastique du matériau. On obtient ces valeurs en mesurant l'allongement sous une force appliquée sur un échantillon calibré.
• Essai de fatigue : beaucoup plus complexe que les précédents : il s'appuie sur différentes théories qui accordent plus ou moins d'importance aux divers facteurs influençant la résistance à la fatigue (forme géométrique de la pièce, procédé de fabrication, etc.).

Tests de formage et soudabilité

Les tests effectués sont trois :

• Test de soudabilité : renseigne sur la possibilité de souder le matériau.
• Test d'emboutissage / de poinçonnage : indique si un matériau peut subir le poinçonnage et le cisaillage sans provoquer de fissures.
• Test de forgeage : mesure si une pièce déformée peut être travaillée dans certaines conditions de force et de température, et si des anomalies apparaissent lors du processus.

Contrôles non destructifs

Les tests permettent de vérifier si une pièce présente des défauts particuliers : défauts internes, pores ou fissures en surface. Les essais visant à détecter ces défauts sont non destructifs, car les pièces peuvent ensuite continuer à remplir leurs fonctions.

Détection des défauts internes

Les tests de défauts internes sont basés sur des systèmes électriques, magnétiques, acoustiques, etc., qui traversent le matériau ; lorsqu'il existe un défaut, on constate des changements brusques de l'amplitude ou de la nature du signal.

Détection des défauts de surface

Les tests de défauts de surface consistent à appliquer un liquide pénétrant coloré pour imprégner la matière et révéler l'existence de fissures par observation visuelle.