Essais de Dureté, Ténacité et Contrôle Non Destructif des Matériaux

Essais Destructifs

Essais de Dureté

Méthodes Statiques

• Brinell : Un pénétrateur en bille d'acier est utilisé, et la dureté est mesurée à partir de la surface de l'empreinte laissée dans le métal.
• Vickers : Utilise un pénétrateur pyramidal à base carrée. La mesure porte sur la surface de l'impression. Les résultats sont comparables indépendamment de la charge appliquée. Ce test peut être effectué sur n'importe quel matériau (souple ou rigide). Les pièces minces peuvent être mesurées avec de faibles charges, permettant de mesurer la dureté de surface.
• Rockwell : Mesure la profondeur de l'empreinte. Il s'agit d'une application universelle avec lecture directe. Les pénétrateurs utilisés sont : la bille d'acier pour Rockwell B et le cône de diamant pour Rockwell C.

Méthodes Dynamiques

• Méthode de Poldi (scléromètre ou duroscopie par rebond).

Essais de Ténacité

Ténacité : Travail ou énergie qu'un matériau absorbe lors du processus de déformation ou de rupture.

• Méthodes : Charpy et Izod.

Facteurs influençant la ténacité :

• La taille des grains (si grande, la ténacité diminue).
• Le traitement thermique (trempe) qui élimine la tension et augmente l'élasticité.
• L'effet de la fibre.
• La température.
• La composition chimique du produit.

Essais de Fatigue

Fatigue : Phénomène lié à l'application d'un stress cyclique.

Étapes : Incubation, croissance et rupture.

• Fatigue (limite) : Contrainte maximale qu'un matériau peut supporter indéfiniment sans se rompre.
• Fatigue Restreinte : Contrainte qu'un matériau peut résister pour un nombre défini de cycles.

Essais de Fluage (Creep)

Fluage : Mécanisme de déformation d'un matériau sous l'effet de la température élevée, de la pression et du temps.

Pour réduire le fluage, on recherche de très gros grains afin de diminuer les joints de grains et d'augmenter la limite d'élasticité ($ ext{R}_{ ext{e}}$).

Facteurs : Température, temps, tension.

L'essai est effectué dans une machine universelle similaire à celle utilisée pour l'essai de traction, mais avec la pièce placée dans un compartiment à haute température.

Contrôle Non Destructif (CND)

1. Ultrasons

Utilisation d'ondes acoustiques dont la fréquence de vibration est supérieure à celle des ondes sonores. Ils servent à déceler les défauts internes.

• Se propagent très bien à l'état solide, moins bien à l'état liquide, et très mal dans l'air.
• Ne se propagent pas dans le vide.

Méthodes : Transparence ou ombre, impulsion-écho.

Effet piézoélectrique : Si un matériau piézoélectrique est placé entre deux électrodes et qu'un potentiel électrique est appliqué, il change de forme.

2. Ressuage (Liquides Pénétrants - LP)

Test simple utilisé uniquement pour détecter les défauts de surface non visibles à l'œil nu. Il n'est efficace que sur des matériaux compacts, non poreux.

Propriétés du liquide pénétrant (LP) :

• Capacité de mouillage : Capacité à mouiller suffisamment la surface du matériau pour former un film uniforme et assurer une pénétration continue.
• Pouvoir de pénétration (D-Power) : L'action capillaire doit permettre au liquide de pénétrer les discontinuités ouvertes en surface.

Procédure d'essai :

1. Préparation et nettoyage de la surface.
2. Application du liquide pénétrant.
3. Élimination de l'excès.
4. Application du révélateur.
5. Inspection pour interprétation et évaluation des informations.
6. Nettoyage final.

Avantages :

• Permet de tester toute la surface de la pièce.
• Indépendance de la taille ou de la forme de la pièce.
• Économique.
• Peut être automatique ou manuel.
• Applicable à de nombreux matériaux.
• Peut être réalisé en l'absence d'électricité ou d'eau.

3. Particules Magnétiques

Utilisé pour détecter les défauts de surface et internes, mais uniquement pour les matériaux ferromagnétiques (à l'exception des aciers inoxydables austénitiques, de l'aluminium, du cuivre ou du zinc).

Procédure :

1. Préparation de la surface de la pièce.
2. Aimantation de la pièce.
3. Application des particules magnétiques.
4. Observation et interprétation.
5. Nettoyage final.
6. Démagnétisation de la pièce.

4. Métallographie

Science consacrée à l'étude des matériaux métalliques. Il est nécessaire de créer une surface plane pour obtenir une réflexion du faisceau lumineux.

Préparation métallographique :

1. Sélection de l'échantillon.
2. Découpage.
3. Assemblage (enrobage).
4. Identification.
5. Meulage et polissage.
6. Attaque (chimique).

Plus le grain est fin, meilleures sont les propriétés mécaniques, sauf dans le cas du fluage.

Équipement de test : Microscope optique ou électronique.

5. Radiographie Industrielle

Nécessite : une source de rayonnement, l'objet à radiographier et un matériau sensible (film radiographique).

Types : Rayons X, scanner (tomodensitométrie).