Que se passe-t-il lorsque les métaux sont chauffés ?L'échauffement du métal entraîne plusieurs conséquences à la fois, voici les principales.1. Le métal se dilate thermiquement dans toutes les directions, c'est-à-dire que sa longueur, sa largeur et sa surface augmentent. Lorsqu'un métal est chauffé, ses atomes et ses molécules commencent à se déplacer plus rapidement, les liaisons interatomiques s'affaiblissent, ce qui entraîne une augmentation de la distance entre elles et une augmentation du volume du métal. Une fois refroidi, les dimensions sont restaurées.2.La grande majorité des métaux et alliages augmentent leur ductilité avec l'augmentation de la température, y compris le fer, l'acier, le cuivre, l'aluminium et ses alliages, le magnésium, le laiton et autres. Dans le même temps, ces métaux acquièrent la capacité d'être forgés, c'est-à-dire de changer de forme sans se casser sous l'influence d'une force extérieure. Par exemple, l'acier chauffé à 700°C (1292°F) nécessite 4,5 fois plus de force de forgeage que l'acier chauffé à 1200°C (2192°F). D'autres métaux et alliages, tels que la fonte grise, le bronze à l'étain et les alliages de zinc, ne se déforment pas lorsqu'ils sont chauffés ; ils sont cassants et se cassent à l'impact.Les cristaux métalliques ont généralement une structure régulière, avec des atomes disposés dans un certain ordre. Cependant, lorsqu'un métal est chauffé, les atomes deviennent plus mobiles et le métal devient plus ductile. Le chauffage d'un métal peut également provoquer une modification du type de sa structure cristalline. La modification de la structure entraînera une diminution ou une augmentation de la ductilité, car le type de structure a une influence décisive sur les propriétés des métaux. Cela explique pourquoi l'effet des changements de plasticité pendant le chauffage est observé différemment pour différents métaux.3. Le rayonnement thermique des métaux lorsqu'il est chauffé provoque la lueur cerise noire de l'acier, qui est déjà perceptible lorsqu'il est chauffé à 550 ° C (1022 ° F), et à 850 ° C (1562 ° F), il se transforme en rouge vif, et puis en orange (950°C, 1742°F), jaune (1000°C, 1832°F) et blanc (1300°C, 2372°F et plus).Comme vous pouvez le voir, le spectre du rayonnement thermique dépend de la température, ainsi l'observation des couleurs de la trempe peut être utilisée pour estimer la température du métal, qui est souvent utilisée dans le traitement thermique et le forgeage, en particulier avant l'invention des thermomètres sans contact. . Les noms des couleurs de lueur : "chaleur rouge", "chaleur blanche", sont souvent encore utilisés par les métallurgistes au lieu de déterminer la température exacte.Le changement de couleur du rayonnement est dû à une augmentation des énergies des interactions internes, de l'excitation et de la relaxation des atomes métalliques, avec l'augmentation de la température. Plus la température est élevée, plus ce rayonnement est intense. Son spectre s'enrichit progressivement d'un rayonnement à ondes courtes résultant d'interactions à énergie accrue. Par conséquent, la contribution principale du rayonnement infrarouge à basse température change avec l'augmentation de la température dans le domaine de la lumière visible et dans le rayonnement ultraviolet à très haute température.4. Une augmentation de la température peut provoquer une oxydation de la surface métallique et la formation d'une couche d'oxyde sur celle-ci. Dans le cas de l'acier, une telle couche peut former un mince film métallique transparent qui subsiste lorsque la température descend jusqu'à la température ambiante. Dans ce cas, la surface du métal acquiert des couleurs arc-en-ciel. Cela est dû au fait que la surface est recouverte d'une fine couche transparente et fonctionne comme un miroir. Lorsque cette couche est très fine, elle ne reflète que certaines couleurs de la lumière du jour, ce qui est le résultat d'interférences.Avant l'avènement des pyromètres, cet effet était également utilisé comme indicateur de la température de chauffage du fer et de l'acier. Les couleurs ont été utilisées pour juger de la température de chauffage des copeaux d'acier et, par conséquent, de la fraise lors des opérations de perçage et de coupe. À l'époque moderne, il est utilisé pour créer des marquages sur les surfaces des métaux ferreux et du titane par chauffage localisé, y compris le recuit au laser.5.Si l'acier est chauffé davantage, au-dessus de 1300 °C (2372 °F, la température spécifique dépend de la nuance d'acier), la fusion du métal peut commencer. La fusion se produit parce que les atomes acquièrent une énergie élevée et que les liaisons interatomiques sont détruites, et les atomes perdent leurs positions statiques dans les cristaux et peuvent se déplacer dans le volume du matériau. Cela conduit à la perte de la forme d'origine et doit être évité lors du traitement thermique des métaux.Nous avons donc brièvement passé en revue les processus évidents qui se produisent avec un métal lorsqu'il est chauffé. Cependant, les modifications des propriétés des métaux causées par le traitement thermique sont dues à un certain nombre de raisons moins évidentes. Ces changements sont dus à des modifications de la structure métallique, et nous en discuterons plus en détail. 

Qu'est-ce que les essais mécaniques : différents types d'essais mécaniques des matériauxLes tests mécaniques sont une série de tests utilisés dans la conception de produits et la fabrication de pièces pour l'identification, la caractérisation, la sélection et la validation des matériaux. En conséquence, les fabricants peuvent garantir une utilisation appropriée des matériaux, la sécurité pendant la production et la rentabilité. Cet article présentera la série de tests et leurs applications dans la conception de produits et la fabrication de pièces.  Qu'est-ce qu'un essai mécanique ?Les essais mécaniques sont une série d'essais normalisés utilisés pour déterminer les propriétés physiques et mécaniques d'un matériau et son adéquation aux applications proposées. C'est une exigence énorme dans la conception de produits et la fabrication de pièces en raison de la nécessité de respecter les normes établies par des organisations telles que l'ASTM et l'ISO. Ces tests permettent aux fabricants de distinguer les matériaux de moindre qualité et de choisir le bon matériau pour leurs produits. Essai de tractionL'essai de traction est un test de résistance mécanique fondamental utilisé pour déterminer les propriétés des matériaux telles que la contrainte, la déformation et la déformation élastique. Cela implique de soumettre un matériau à une force sur des extrémités opposées et de tirer jusqu'à ce qu'il se casse.Les essais ont lieu dans une machine d'essai de traction hydraulique ou électrique. L'opérateur soumet le matériau à différentes forces et enregistre les données. Ensuite, ils tracent les données pour obtenir la courbe contrainte-déformation dans un graphique. Les normes courantes pour le test de traction comprennent ASTM D638 / ISO 527-2 (pour les plastiques renforcés), ASTM D412 / ISO 37 (caoutchouc vulcanisé et élastomères thermoplastiques) et ASTM E8 / ASTM A370 / ISO 6892 (métaux et autres matériaux métalliques). Test de torsion L'essai de torsion est une autre forme d'essai mécanique qui évalue le comportement d'un matériau lorsqu'il est soumis à une contrainte lors d'un déplacement angulaire. En conséquence, il donne des informations sur le module d'élasticité en cisaillement du matériau, la limite d'élasticité en cisaillement, la résistance au cisaillement, le module de rupture en cisaillement et la ductilité. Contrairement aux essais de traction, les essais de torsion s'appliquent aux matériaux et aux produits. En outre, il existe plusieurs types expliqués ci-dessous.Torsion uniquement : appliquer uniquement une charge de torsion au matériauTorsion axiale Application d'une force axiale (tension/compression) et de torsion à un matériau.Test de défaillance : torsion du produit ou du matériau jusqu'à ce qu'il se casse ou qu'il y ait un défaut visible.Test d'épreuve Application d'une charge de torsion au matériau et maintien du couple pendant un certain temps.Essais fonctionnels : Essais finaux pour vérifier le comportement d'un matériau sous des forces et des charges de torsion. Selon ASTM et ISO, les normes courantes pour les essais de torsion sont ASTM A938/ ISO 7800 (Torsion Testing of Metallic Wire).Essais de fatigue Les essais mécaniques de fatigue déterminent le comportement d'un matériau sous des charges fluctuantes appliquées axialement, en torsion ou en flexion. Il s'agit de soumettre le matériau à une charge moyenne et à une charge alternée. En conséquence, le matériau subira de la fatigue (c'est-à-dire lorsque le matériau se casse).Les données seront présentées à partir du test dans un diagramme S-N - un tracé du nombre de cycles pour provoquer une défaillance par rapport à l'amplitude de la contrainte cyclique (qui peut être l'amplitude de la contrainte, la contrainte maximale ou la contrainte minimale).Essais de mécanique de rupture Les tests de mécanique de rupture permettent aux fabricants de déterminer l'énergie nécessaire pour casser en deux un matériau présentant une fissure existante. De plus, cela permet au fabricant de déterminer la capacité du matériau à résister à la rupture en utilisant le facteur de contrainte intrinsèque. À partir des données, les fabricants peuvent analyser la rupture fragile et examiner sa taille de grain, sa profondeur de cas, etc.Les normes communes pour le test sont BS 7448, NS-EN 10225, ASTM E1820 et EEMUA pub. 158.Essais de compressionL'essai de compression est un autre essai d'ingénierie mécanique fondamental qui détermine le comportement du matériau lorsqu'il est soumis à des charges d'écrasement. Par conséquent, il est très important dans la fabrication de pièces car les matériaux passent par différentes phases.Il convient à une grande variété de matériaux d'essai tels que les métaux, les plastiques, la céramique ou d'autres utilisateurs en capacité de charge. Les normes courantes pour les essais de compression sont ASTM D3574 (matériaux cellulaires flexibles) ASTM D695-15 (plastiques rigides), AITM 0010, ASTM C109 (cubes de béton de 2 pouces), ISO 844 (plastiques cellulaires rigides).Test de fluage Le test de fluage ou le test de relaxation des contraintes consiste à soumettre le matériau à une contrainte constante à des températures élevées et à enregistrer la déformation à un intervalle de temps spécifique. Ensuite, les opérateurs tracent le fluage en fonction du temps sur un graphique pour obtenir le taux de fluage (pente du graphique).Ce test permet aux fabricants de déterminer la tendance d'un matériau à se déformer sous une contrainte constante à des températures constantes (pour incorporer la dilatation ou le retrait thermique). Il est important pour les matériaux tels que les ouvrages en métal, les ressorts et les joints soudés.

Les essais mécaniques industriels sont-ils importants ?L'intégrité structurelle est une partie importante de la fabrication de pièces pour assurer la sécurité et la faisabilité économique. Étant donné que l'ensemble de tests vise à vérifier l'intégrité structurelle d'un produit, il constitue une partie importante des éléments suivants :FabricantsPour la qualité, les tests d'ingénierie mécanique sont importants pour chaque fabricant. En plus de cela, ces tests permettent aux fabricants de maintenir leur réputation, de réduire les coûts de production et d'éviter les défaillances des produits.Peu d'entreprises manufacturières disposent des machines nécessaires pour ces tests. Par conséquent, vous devez vous assurer de sous-traiter à un fournisseur disposant des machines nécessaires.Concessionnaires de matériauxLes revendeurs de matériaux doivent s'assurer du respect des normes internationales car ils sont le principal point d'acquisition des matériaux. Cela donne de la crédibilité aux concessionnaires.Clients/ClientsChaque client et client associé à la fabrication de produits doit s'assurer que des tests mécaniques ont lieu sur les matériaux et les produits avant, pendant et après la production. En conséquence, ils peuvent améliorer la qualité du produit et réduire les défaillances du produit.ConclusionLes tests mécaniques sont une série de méthodes de test utilisées dans l'analyse des produits et des matériaux pour assurer la sécurité pendant la production, la bonne utilisation des matériaux et la rentabilité. C'est un élément essentiel de toute industrie de conception et de fabrication.