Température de transition entre la ductilité et la fragilité
Description de la transition entre ductilité et fragilité
La température de transition entre la ductilité et la fragilité marque le point où les matériaux passent d'un comportement ductile à un comportement fragile, ce qui est crucial pour la sélection des matériaux dans l'ingénierie.
Comprendre la transition ductile-fragile
La température de transition entre la ductilité et la fragilité est une propriété essentielle des matériaux, en particulier des métaux et des alliages. Elle indique la température en dessous de laquelle un matériau se comporte de manière fragile, se fracturant sans déformation plastique significative.
Importance du DBTT dans la science des matériaux
La compréhension du DBTT est essentielle pour les ingénieurs afin de garantir la fiabilité et la sécurité des structures et des composants, en particulier ceux qui sont exposés à des conditions de température variables.
Calcul de la température de transition
Le calcul du DBTT implique l'analyse de la réponse du matériau à la contrainte à différentes températures. La transition est souvent déterminée à l'aide de méthodes d'essai normalisées.
- Essai d'impact Charpy: Il mesure l'énergie absorbée par un matériau lors de sa rupture.
- Essai de résistance à la rupture: Évalue la résistance d'un matériau à la propagation des fissures.
- Essai de déchirure dynamique: Évalue le comportement du matériau dans des conditions de charge dynamique.
Courbes illustrant la transition
Le DBTT est généralement représenté par des courbes de ténacité à la rupture en fonction de la température, qui montrent la relation entre la température et la capacité du matériau à absorber l'énergie avant de se fracturer.
- Plage de transition: Plage de température dans laquelle le matériau passe d'un comportement ductile à un comportement fragile.
- Plateau supérieur: Région dans laquelle le matériau présente une ténacité et une ductilité élevées.
- Plateau inférieur: La région où le matériau se comporte de manière fragile avec une faible ténacité.
Exemples de métaux et d'alliages
Différents métaux et alliages présentent des TCD variables en fonction de leur composition et de leur microstructure.
Alliages d'acier
- Aciers à faible teneur en carbone: ont généralement un TCDT plus faible, ce qui les rend plus ductiles.
- Aciers à haute teneur en carbone: TCDT plus élevé en raison d'une dureté et d'une résistance accrues.
Alliages d'aluminium
Les alliages d'aluminium présentent généralement un TCDT plus faible et conservent leur ductilité sur une large plage de températures, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant des matériaux légers et fiables.
Alliages de titane
Les alliages de titane ont une température de transition ductile à fragile influencée par les éléments d'alliage, offrant un équilibre entre la résistance et la ductilité pour les applications aérospatiales.
Tableau des températures de transition ductile à fragile
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Matériau |
Température de transition ductile à fragile (TCDB) |
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Acier à faible teneur en carbone (A36) |
De -10°C à -40°C |
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Acier à teneur moyenne en carbone |
De -20°C à -50°C |
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Acier à haute teneur en carbone |
De -50°C à -100°C |
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Acier faiblement allié |
De -30°C à -50°C |
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Acier inoxydable (304) |
De -200°C à -300°C |
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Acier inoxydable (430) |
0°C à -50°C |
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Nickel |
De -100°C à -150°C |
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Aluminium (Al) |
-150°C à -200°C |
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De -300°C à -400°C |
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Cuivre (Cu) |
Pas de DBTT clair |
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~300°C |
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-50°C à -150°C |
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Polyéthylène (PE) |
-70°C à -90°C |
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Polycarbonate (PC) |
-100°C à -150°C |
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Polytétrafluoroéthylène (PTFE) |
-150°C à -200°C |
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Polypropylène (PP) |
de -10°C à -50°C |
Pour plus d'informations, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).
Questions fréquemment posées
Qu'est-ce que la température de transition entre la ductilité et la fragilité ?
C'est la température en dessous de laquelle un matériau devient cassant et se rompt sans déformation plastique importante.
Pourquoi le DBTT est-il important pour l'ingénierie ?
Le DBTT aide les ingénieurs à sélectionner les matériaux appropriés pour les applications soumises à des températures variables afin de garantir la sécurité et la fiabilité.
Comment mesure-t-on le DBTT ?
Le DBTT est généralement mesuré à l'aide d'essais d'impact tels que les essais Charpy ou Izod, qui évaluent l'énergie absorbée lors de la rupture.
Les éléments d'alliage peuvent-ils affecter le DBTT ?
Oui, l'ajout d'éléments d'alliage peut augmenter ou diminuer le DBTT, en fonction de leur effet sur la microstructure du matériau.
Quels sont les métaux qui ont le plus faible TCDT ?
Les métaux tels que les alliages d'aluminium et de cuivre ont généralement un TTD plus faible, ce qui leur permet de conserver leur ductilité sur une plus grande plage de températures.
