4 • Les propriétés
mécaniques des métaux…
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4.2 Le durcissement des métaux
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Ces résultats montrent que les particules seront généralement cisaillées
(si elles ne sont pas dures) quand elles seront petites et contournées
quand elles seront grosses (ou dures). La figure 4.6c décrit schématiquement l’évolution de l’effort nécessaire pour déplacer des dislocations à
travers une dispersion de particules supposées sphériques et de tailles
identiques et en fonction du diamètre moyen de ces particules, sachant
que lorsque ce dernier varie, la quantité totale de corps précipité est
maintenue constante. Il apparaît ainsi que l’effort nécessaire pour poursuivre le mouvement des dislocations passe par un maximum pour une
certaine dimension moyenne des précipités; l’effet de durcissement sera
donc alors lui aussi maximum.
La taille optimale d 0 des particules qui conduit au durcissement maximum
est d’autant plus faible que les précipités sont plus durs; elle croît par
contre légèrement lorsque la quantité totale de corps précipité augmente.
Pour que l’état de précipitation optimum puisse être réalisé dans les conditions industrielles il est nécessaire qu’à l’état solide, les éléments constitutifs des précipités puissent être mis en solution puis reprécipités aux
dimensions souhaitables. Pour ce faire on utilise le fait que leur solubilité varie généralement avec la température, diminuant quand cette dernière s’abaisse selon une loi d’activation thermique. Il est alors possible
d’enrichir une solution solide à haute température et de la placer en
situation de sursaturation en la ramenant à plus basse température. La
part de soluté qui ne peut plus rester en solution prend la forme de cristaux nouveaux totalement étrangers au réseau du métal solvant dont ils
sont physiquement distincts; ces cristaux constituent les précipités. Leur
formation crée une interface nouvelle entre le précipité et la solution
solide dessaturée et déforme le réseau de cette dernière. On montre que
l’équilibre d’une particule sphérique précipitée est instable :
– si son rayon r est inférieur à une valeur critique r c , la particule a tendance à se redissoudre;
– si son rayon r est supérieur à la valeur critique r c , la particule a tendance
à grossir.
Lorsque la température varie on constate que la valeur prise par le rayon
critique r c évolue et que l’on peut écrire :
mécaniques des métaux…
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4.2 Le durcissement des métaux
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Ces résultats montrent que les particules seront généralement cisaillées
(si elles ne sont pas dures) quand elles seront petites et contournées
quand elles seront grosses (ou dures). La figure 4.6c décrit schématiquement l’évolution de l’effort nécessaire pour déplacer des dislocations à
travers une dispersion de particules supposées sphériques et de tailles
identiques et en fonction du diamètre moyen de ces particules, sachant
que lorsque ce dernier varie, la quantité totale de corps précipité est
maintenue constante. Il apparaît ainsi que l’effort nécessaire pour poursuivre le mouvement des dislocations passe par un maximum pour une
certaine dimension moyenne des précipités; l’effet de durcissement sera
donc alors lui aussi maximum.
La taille optimale d 0 des particules qui conduit au durcissement maximum
est d’autant plus faible que les précipités sont plus durs; elle croît par
contre légèrement lorsque la quantité totale de corps précipité augmente.
Pour que l’état de précipitation optimum puisse être réalisé dans les conditions industrielles il est nécessaire qu’à l’état solide, les éléments constitutifs des précipités puissent être mis en solution puis reprécipités aux
dimensions souhaitables. Pour ce faire on utilise le fait que leur solubilité varie généralement avec la température, diminuant quand cette dernière s’abaisse selon une loi d’activation thermique. Il est alors possible
d’enrichir une solution solide à haute température et de la placer en
situation de sursaturation en la ramenant à plus basse température. La
part de soluté qui ne peut plus rester en solution prend la forme de cristaux nouveaux totalement étrangers au réseau du métal solvant dont ils
sont physiquement distincts; ces cristaux constituent les précipités. Leur
formation crée une interface nouvelle entre le précipité et la solution
solide dessaturée et déforme le réseau de cette dernière. On montre que
l’équilibre d’une particule sphérique précipitée est instable :
– si son rayon r est inférieur à une valeur critique r c , la particule a tendance à se redissoudre;
– si son rayon r est supérieur à la valeur critique r c , la particule a tendance
à grossir.
Lorsque la température varie on constate que la valeur prise par le rayon
critique r c évolue et que l’on peut écrire :