Différents métaux répondent à la contrainte de différentes manières
Tous les métaux se déforment (s'étirent ou se compriment) lorsqu'ils sont sollicités, à un degré plus ou moins important. Cette déformation est un signe visible de déformation du métal.
En métallurgie, la déformation peut être définie comme la déformation d'un métal due au stress. En d'autres termes, c'est une mesure de combien un métal a été étiré ou comprimé par rapport à sa longueur d'origine. S'il y a une augmentation de la longueur d'un morceau de métal due au stress, on parle de déformation de traction.
Mais s'il y a une réduction de longueur, c'est une contrainte de compression.
Souche métallique dans des matériaux ductiles (pliables)
Certains métaux (tels que l'acier inoxydable et de nombreux autres alliages) cèdent sous contrainte . Cela leur permet de se plier ou de se déformer sans se casser. D'autres métaux, tels que la fonte, se fracturent et se cassent rapidement sous contrainte. Cependant, même l'acier inoxydable finit par s'affaiblir et se casser suffisamment.
Les métaux tels que l'acier à faible teneur en carbone se plient plutôt que de se rompre sous le stress. À un certain niveau de stress, cependant, ils atteignent un «point de rendement» bien compris. Une fois qu'ils atteignent la limite d'élasticité, le métal devient "durci". Cela signifie que plus de stress est nécessaire pour déformer davantage le métal. Le métal devient moins ductile ou pliable. Dans un sens, cela rend le métal plus dur. Mais tandis que le durcissement par contrainte rend la déformation du métal plus difficile, il rend également le métal plus fragile. Le métal fragile peut casser, ou échouer, assez facilement.
Souche métallique dans les matériaux fragiles
Certains métaux sont intrinsèquement fragiles, ce qui signifie qu'ils sont particulièrement susceptibles de se fracturer. Les métaux fragiles comprennent les aciers à teneur moyenne et élevée en carbone. Contrairement aux matériaux ductiles, ces métaux n'ont pas de limite d'élasticité bien définie. Au lieu de cela, quand ils atteignent un certain niveau de stress, ils se brisent.
Les métaux fragiles se comportent très bien comme d'autres matériaux fragiles tels que le verre, la pierre et le béton. Comme ces matériaux, ils sont forts à certains égards - mais parce qu'ils ne peuvent pas se plier ou s'étirer, ils ne sont pas appropriés pour certaines utilisations.
Mesure de la déformation métallique
La mesure la plus commune de contrainte dans les métaux est appelée contrainte technique. La contrainte d'ingénierie peut être calculée en divisant la longueur par la longueur d'origine. Par exemple, une barre de titane de 2,0 "qui a été étirée à 2,2" aurait subi une contrainte de traction de 0,1 ou 10 pour cent.
Fatigue des métaux résultant d'une déformation métallique
Lorsque les métaux ductiles sont stressés, ils se déforment. Si la contrainte est éliminée avant que le métal n'atteigne sa limite d'élasticité, le métal reprend sa forme initiale. Alors que le métal semble avoir retrouvé son état d'origine, de minuscules défauts sont apparus au niveau moléculaire.
Chaque fois que le métal se déforme et revient à sa forme initiale, il se produit plus de fautes moléculaires. Après de nombreuses déformations, il y a tellement de failles moléculaires que le métal se fissure. Lorsque cela se produit, il est décrit comme "fatigue du métal". La fatigue du métal est irréversible.
La fatigue du métal est particulièrement problématique dans les situations où le métal est soumis à de multiples sollicitations.
Par exemple, il s'agissait d'une cause majeure de défaillance d'un aéronef avant qu'il ne soit entièrement compris. Pour éviter la fatigue du métal, il est important d'examiner régulièrement des échantillons de métal soumis à un stress à l'aide d'un microscope.