Comment la résistance à la traction par rapport à la limite d'élasticité des métaux affecte leur utilisation

Il est important d'analyser les différentes propriétés mécaniques de tout métal avant d'envisager son application pour un projet. À cet égard, la résistance à la traction et la limite d'élasticité sont deux des propriétés les plus importantes à prendre en compte, car elles offrent un aperçu approfondi de la capacité d'un matériau à résister aux contraintes avec et sans subir de déformation permanente.

Ci-dessous, nous décrivons brièvement la résistance à la traction par rapport à la limite d'élasticité et comment ces valeurs peuvent affecter l'intégrité structurelle et la fabrication de différents métaux.

Résistance à la traction par rapport à la limite d'élasticité

Plongeons un peu plus dans les différences entre la résistance à la traction et la limite d'élasticité et leurs effets sur les métaux.

Résistance à la traction

La contrainte de traction maximale qu'un matériau peut supporter avant de se rompre est connue sous le nom de résistance à la traction. Au-delà de cette limite, le matériau développe une striction et se brise en morceaux.

En parlant de résistance à la traction, la ductilité d'un matériau peut également être intéressante. Un matériau ductile peut se déformer plus qu'un matériau fragile avant de se fracturer.

Limite d'élasticité

La limite d'élasticité représente la contrainte maximale qu'un matériau peut supporter sans subir de déformation plastique. Ceci est représenté par la limite d'élasticité sur le graphique contrainte-déformation, comme indiqué ci-dessous.

Comme vous pouvez le voir sur le graphique, pour les petites déformations, la déformation est élastique. Il continue jusqu'à ce que la force atteigne la limite proportionnelle (point A) et s'inverse si la charge est retirée avant ce point.

Du point A au point B, une petite contrainte génère une grande déformation - le premier écart de la courbe par rapport à la linéarité. Si la contrainte est plus sévère, la forme est partiellement récupérée.

Après la limite supérieure d'élasticité (B), le matériau perd son élasticité et entre dans la zone de plasticité. Le niveau de contrainte qui provoque une déformation plastique appréciable est appelé limite d'élasticité. Une augmentation supplémentaire de la force de déformation conduit finalement à une défaillance du matériau.

La nature de la déformation permanente dépend du type de matériau.

Pour certains matériaux ductiles, tels que le cuivre et l'aluminium, il est impossible de reconnaître une limite d'élasticité exacte, car le métal peut s'étirer sur une valeur de contrainte élevée. Dans de tels cas, tracer une ligne parallèle à la partie linéaire initiale de la courbe contrainte-déformation mais décalée de celle-ci de 0,2 % nous donne la valeur de contrainte maximale, également appelée preuve de contrainte.

Le tableau ci-dessous compare la résistance à la traction à la limite d'élasticité, qui s'applique à tout métal en général.

Résistance à la traction	Limite d'élasticité
Mesuré au point de fracture Seul le chargement uniaxial est utilisé pour le calcul La résistance à la traction ultime est le pic de déformation plastique Est une valeur supérieure à la limite d'élasticité Peut être calculé avec une précision de 100 %	Mesuré au point de déformation Les états de contrainte multiaxiale sont estimés Le point d'élasticité est le pic de déformation élastique Est une valeur inférieure à la résistance à la traction Une preuve de contrainte est requise dans le cas de matériaux ductiles

L'importance de la résistance à la traction et de la limite d'élasticité des métaux

L'analyse de la résistance à la traction par rapport à la limite d'élasticité d'un métal devient essentielle dans les scénarios suivants.

Reconnaître l'intégrité structurelle

La résistance à la traction et la limite d'élasticité d'un métal déterminent ses domaines d'application. Dans le cas de projets plus importants, comme dans les industries de l'aérospatiale ou de la construction, ces facteurs sont une question de vie ou de mort. Les concepteurs s'assurent que la contrainte maximale n'atteint jamais la limite d'élasticité du métal utilisé. D'autre part, la résistance à la traction ultime nous indique la force maximale que la structure métallique peut supporter avant de s'effondrer.

Fabrication de métaux

Les métaux sont vérifiés pour leur résistance et leur ductilité tout au long des différentes phases du cycle de vie d'un produit. La limite de charge supérieure (limite d'élasticité) décrit le comportement d'un métal au cours de divers processus de fabrication, y compris le pressage, le laminage et le forgeage. La résistance à la traction ultime définit la limite de charge maximale du produit au-delà de laquelle il peut perdre toute propriété importante en raison de modifications permanentes de la structure cristalline du métal.

Tests pour les super alliages

Il est facile d'utiliser la limite d'élasticité comme l'un des paramètres pour tester un superalliage. Contrairement à un alliage métallique général, un superalliage présente une limite d'élasticité élevée à des températures élevées. Ainsi, ils sont préférés pour les applications à haute résistance.

Résistance à la traction par rapport à la limite d'élasticité de différents métaux

Comparons la résistance à la traction et la limite d'élasticité de certains métaux couramment utilisés.

Métal	Résistance à la traction (MPa)	Limite d'élasticité (MPa)
Aluminium 6061 T6	310	276
Aluminium 5052 H32	227	193
Laiton	250	95
Cuivre	220	70
Acier de construction (ASTM-A36)	400	250
Alliage de titane	900	730
A106 Tuyau en acier au carbone Grade C	485	275
Invar	400	230
Tungstène	980	750
Vanadium	800	776

Les métaux à haute résistance à la traction et limite d'élasticité présentent des défis d'usinage. Par exemple, le tungstène a la résistance à la traction la plus élevée de tous les autres métaux. Cependant, il devient très cassant à température ambiante et est soumis à un écaillage indésirable. Des méthodes spéciales de traitement thermique doivent être utilisées pour produire un environnement d'usinage propice. Avoir un fournisseur de services de métal expérimenté à vos côtés peut vous aider à surmonter facilement tous ces tracas.

Services métalliques de haute qualité d'un fournisseur réputé

Chez Industrial Metal Service, nous avons plus de deux décennies d'expérience dans l'offre d'une large gamme de restes de métaux nouveaux et vérifiés, y compris l'acier inoxydable, l'aluminium, le titane, etc., à nos clients de la région de la baie de San Francisco et au-delà. Nous avons acquis notre réputation de fournisseur de métaux et de prestataire de services fiable et digne de confiance, et nous voulons nous assurer que vous disposez des meilleurs matériaux pour tous les types de soudage et autres procédés de fabrication.