Ecrouissage


Ecrouissage

Écrouissage

L'écrouissage d'un métal correspond aux modifications qu'il subit lorsque les contraintes qui lui sont appliquées sont suffisamment fortes pour provoquer des déformations plastiques, permanentes. Ces modifications sont d'ordre métallurgique (modification de la structure interne du métal) et ont généralement une influence sur ses propriétés mécaniques.

L'écrouissage ne se produit que sur les matériaux ductiles et dans le domaine plastique.

L'écrouissage se caractérise par une augmentation de la limite d'élasticité et de la dureté, qui devient aussi plus fragile. Suivant les métaux considérés les propriétés mécaniques peuvent évoluer vers une augmentation de la résistance (cas des aciers alliés) jusqu'à un certain point (seuil de rupture) ou à l'inverse vers sa diminution (cas des aciers peu alliés). Donc l'écrouissage est le durcissement par déformation plastique.

Concentration de contraintes et écrouissage local

Lorsque la pièce comporte une variation de section ou un défaut — cavité, inclusion (précipité) plus dur ou moins dur que le reste du matériau — il peut se produire localement une concentration de contraintes. Alors que l'on pense être dans le domaine élastique, on entre localement dans le domaine plastique.

Il peut donc se produire un écrouissage local. Ce phénomène est une des principales causes de la naissance de fissures dans les phénomènes de fatigue.

Multiplication des dislocations

La déformation plastique d'une pièce métallique se fait par le mouvement des dislocations.

Ces dislocations se multiplient selon le mécanisme de Frank et Reed :

  1. Elles sont épinglées (par des défauts ponctuels, des précipités ou d'autres dislocations normales au plan de mouvement) ;
  2. Les parties épinglées restent fixes, les parties mobiles s'étendent autour de l'épinglage ;
  3. Lorsque les parties mobiles se rejoignent, cela forme une boucle de dislocation qui bouge (s'étend) librement tandis que la partie épinglée recommence le cycle.

Or, les dislocations se gênent mutuellement : si elles sont dans le même plan de glissement, elles s'attirent ou se repoussent et, si elles sont dans des plans orthogonaux, elles s'épinglent mutuellement (phénomène des « arbres de la forêt »). Donc plus il y a de dislocations, plus il y a de déformations possibles, mais moins les dislocations sont mobiles car elles se gênent.

La perte de mobilité des dislocations entraîne une élévation de la limite d'élasticité, donc de la dureté, ce qui constitue l'écrouissage.

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