État métallique - Déformation plastique
Résumé
Soumis à une contrainte, un solide cristallin, par exemple un solide métallique, se déforme de manière réversible tant que la contrainte appliquée est inférieure à une valeur critique, dite limite élastique, ou limite d’élasticité . Au-delà de cette contrainte critique, la déformation cesse d’être réversible : une déformation, dite déformation plastique, subsiste après suppression de la contrainte. Le solide finit par se rompre lorsque l’on poursuit la déformation. La ductilité définit l’aptitude à tolérer une déformation plastique importante, elle dépend à la fois de la nature du matériau et du type d’essai. Il est possible, par exemple, de réduire par laminage en plusieurs passes, un bloc métallique dont les dimensions sont de l’ordre du mètre à une plaque dont l’épaisseur est de l’ordre de la fraction de millimètre, soit une déformation de l’ordre de 103, alors qu’en traction uniaxiale, il est difficile d’atteindre une déformation à la rupture supérieure à 1. L’étude de la déformation plastique a sans doute eu pour origine le souci de maîtriser le formage et l’utilisation des métaux, et plus généralement des matériaux. De ce fait, elle a été longtemps empirique et ce n’est que depuis quelques dizaines d’années qu’ont été élaborés les concepts nécessaires à la compréhension des phénomènes physiques se produisant lors des écoulements plastiques. Pour les solides cristallins, auxquels nous nous limiterons dans cet exposé , les mécanismes de base sont assez bien compris, mais la dynamique des écoulements est mal connue, et constitue actuellement un axe de recherche très actif. Dans cet article, nous nous proposons de décrire aussi simplement que possible les mécanismes mis en jeu lors de la déformation plastique des métaux, et plus généralement des solides cristallins. Au paragraphe 2, nous analysons les mécanismes de déformation d’un point de vue structural ; le paragraphe 3 décrit les aspects généraux des écoulements plastiques. Des exemples précis sont donnés au paragraphe 4. Le paragraphe 5 analyse l’état de contrainte dans un solide déformé plastiquement. La plasticité des polycristaux est analysée au paragraphe 6, suivi d’une brève conclusion. Le lecteur trouvera en fin d’article un tableau des symboles et des abréviations utilisées.