Différence entre la résistance et la ténacité des matériaux
Force
La résistance est le stress qu'un métal non cracké peut résister avant qu'il ne se déforme ou se casse sous une seule charge appliquée. Il s'agit d'une mesure de la capacité d'un matériau à résister à la fracture lorsqu'elle est soumise à des forces de traction.
Dureté
La ténacité est la quantité d'énergie requise avant qu'un matériau fissuré ne se casse. Plus le matériau est difficile, plus l'énergie est nécessaire pour faire se propager la fissure. Pour un alliage donné, la ténacité de fracture plus faible signifie une ductilité plus faible. Par exemple, le verre a une ténacité très faible et est donc très fragile.
Effet de la charge sur la fracture
Pour un composant avec une fissure d'une longueur donnée, à mesure que la ténacité à la fracture diminue, la capacité du composant à résister à la charge avant la rupture diminue également. Inversement, pour une charge donnée, à mesure que la ténacité à la fracture augmente, le composant est capable de tolérer des fissures plus longues sans se casser. Comme le montre la figure ci-dessous, pour tout alliage donné, à mesure que la résistance à la traction augmente, sa ténacité diminue. Par conséquent, lorsque une ténacité élevée et une forte résistance sont nécessaires, il est généralement nécessaire de passer à un autre alliage qui répond aux deux exigences.
Considérez la résistance et la ténacité dans la sélection des matériaux
Les concepteurs ont souvent tendance à utiliser des matériaux avec la résistance la plus élevée possible pour leur permettre de minimiser la zone transversale d'un composant. Cependant, cela peut entraîner par inadvertance l'utilisation de matériaux qui ne sont pas suffisamment durs pour résister à la fracture si les petites fissures se forment pendant la fabrication ou pendant l'utilisation. La contrainte de fatigue est une cause possible de formation de fissures.
La formation de fissures dans les composants exposés aux conditions de fatigue est généralement attendue. Dans ces cas, la ténacité à la fracture doit être connue pour déterminer la durée de la durée du composant avant d'être utilisé avant que la fissure se propage au point où la section transversale entière ne peut pas supporter la charge et le composant se casse. Cela s'applique aux composants aérospatiaux et aux vaisseaux sous pression, tels que les chaudières.
Pour les composants structurels exposés aux conditions de fatigue, les concepteurs doivent se concentrer à la fois sur la force et la ténacité. La résistance doit être suffisamment grande pour permettre au matériau de résister à la charge appliquée sans déformation. La ténacité doit être suffisante pour permettre au métal de résister à la formation de fissures de fatigue sans défaillance catastrophique.
