1 Diffrentes proprits des matriaux 1 1 Proprits

1 - Différentes propriétés des matériaux 1. 1 - Propriétés mécaniques - Résistance à la traction - Elasticité Déterminés par l’essai de traction - Allongement à la rupture - Dureté - Résilience Déterminé par un essai de dureté Déterminé par un essai de résilience 1. 2 - Propriétés de mise en forme des matériaux - Malléabilité - Usinabilité (ductilité) - Moulabilité Facilité à déformer le matériau Facilité à usiner le matériau Facilité à mouler le matériau 1. 3 - Propriétés thermiques - Point de fusion - Conductibilité thermique - Résistance à la chaleur Température de fusion du matériau Maintien des caractéristiques mécaniques à haute température

1. 4 - Propriétés chimiques et physiques - Densité, Masse volumique - Transparence Masse volumique Densité = Masse volumique de l’eau - Conductibilité électrique ( Masse volumique de l’eau = 1000 kg/m 3 ) - Propriétés magnétiques - Résistance à la corrosion Oxydation des métaux 1. 5 - Autres - Prix - Aspect au touché ou à la vue - Image de marque 2 - Prix relatifs approximatifs des matériaux ( pour une masse donnée) Aciers spéciaux (C) 1 Fontes (GJL) 0, 6 1, 5 à 2 Aluminium et alliages 5 à 10 Aciers faiblement alliés 2à 4 Cuivres et alliages Aciers inoxydables 4à 5 Bronze (cuivre + étain) Aciers Cr-Ni-Mo 7 à 10 Alliages de magnésium 6à 9 18 12 à 18 Alliages de titane Polymères Acier d’usage général 150 à 300 PE-PP-PS-PVC-PF 2à 4 ABS-PUR-PMMA 4à 8 PA-POM-PC-UP 6 à 10 PTFE 30

3 - Principales propriétés des matériaux naturels Le plus souvent le choix de tels matériaux est motivé par : - Le prix : Pierre, Sable, etc. . - L’image de marque: Bois, Cuir, etc. . - L’aspect au toucher ou à la vue: Bois, Coton, etc. . - Une propriété particulière: Caoutchouc, Diamant, etc. . 4 - Principales propriétés des céramiques Le choix d’une céramique est souvent motivé par une propriété particulière de celle-ci. Exemples : - Terre cuite : Prix - Verre : Transparence - Diamant : Dureté - Carbures : Dureté , Résistance à l’usure 5 - Principales propriétés des matériaux composites Le choix des matériaux composites est souvent motivé par : - Résistance par rapport à la densité - Leur facilité à les mettre en œuvre.

6 - Principales propriétés des plastiques (ou polymères) Le choix des matériaux plastiques est souvent motivé par : - Son faible prix de revient de la mise en oeuvre - Ses caractéristiques d’isolant électrique - Sa faible densité Voici quelques propriétés qui motivent le choix d’un polymère par rapport à un autre : - Polychlorure de vinyle (PVC), Polypropylène (PP), Polyéthylène (PE), Phénoplast (Backélite) (PF) : - Polyamide (Nylon) (PA) : Prix Bonnes caractéristiques mécaniques - Polystyrène (PS), Polycarbonate (PC) : Transparence Possibilité d’obtenir des mousses Faible coefficient de - Polytétrafluoréthylène (Téflon) (PTFE): frottement avec l ’acier - Différents caoutchoucs naturels et synthétiques: Grande déformation élastique - Polyuréthane (PUR) :

7 - Principales propriétés des métaux non ferreux Les métaux sont très souvent utilisés en mécanique parce qu’ils ont de bonnes propriétés mécaniques par rapport à leur prix. 7. 1 - Alliages d’aluminium Les principales caractéristiques de l’aluminium sont : - Sa facilité à le mettre en œuvre par moulage (Point de fusion à 650°C) - Sa bonne résistance à la corrosion - Sa faible densité - Sa grande malléabilité - Sa grande conductivité thermique - Sa grande conductivité électrique Par contre sa faible dureté lui confère une mauvaise résistance aux rayures et à l’usure. De plus, l’aluminium est un matériau difficile à souder.

7 - Principales propriétés des métaux non ferreux 7. 1 - Alliages d’aluminium L’aluminium peut être pur (à plus de 99%) ou sous forme d’alliage. On distingue également - Les aluminiums et alliages corroyés : Laminés ils sont livrés sous la forme de barres tôles ou profilés - Les aluminiums et alliages pour moulage ( en lingots) Les éléments d’alliages les plus courants sont : - Le cuivre : il permet de faciliter le forgeage ou l’emboutissage et permet une meilleur résistance. - La magnésium : il permet des caractéristiques mécaniques plus élevées. - Le silicium qui permet de faciliter le moulage.

7 - Principales propriétés des métaux non ferreux 7. 2 - Alliages de cuivre Les principales caractéristiques du cuivre sont : - Sa facilité à mouler certain de ses alliages (bronze) - Sa grande malléabilité - Sa bonne résistance à la corrosion - Sa grande conductivité thermique - Sa grande conductivité électrique Par contre son prix limite son utilisation.

7 - Principales propriétés des métaux non ferreux 7. 2 - Alliages de cuivre Les caractéristiques et l’utilisation du cuivre dépend des types d’alliages. On a trois grandes familles d’alliages : - Les - bronzes (Cuivre+Etain) : Faible coefficient de frottement Les laitons (Cuivre+Zinc) : Très bonne ductilité - Les cupro-aluminiums : Très bonne conductivité thermique Le cuivre pur est utilisé pour sa bonne résistance à la corrosion (tuyauterie, pièces de toiture) sa bonne conductivité électrique (électricité) et sa bonne conductivité thermique (échangeurs thermiques).

7 - Principales propriétés des métaux non ferreux 7. 3 - Alliages de magnésium Les principales caractéristiques des alliages de magnésium sont : - Sa bonne résistance mécanique ( 100 < R e < 250 MPa ) par rapport à sa densité (d » 1, 8) - Sa facilité à le mettre en œuvre par moulage ( Point de fusion » 450°C + bonne coulabilité ) Par contre son prix limite son utilisation. 7. 4 - Alliages de zinc Les principales caractéristiques des alliages de zinc sont : - Son excellente résistance à la corrosion ( Galvanisation, zingage, métallisation ) - Sa facilité à le mettre en œuvre par moulage ( Point de fusion » 400°C + bonne coulabilité) Par contre sa densité assez importante (d » 7) et sa résistance mécanique moyenne limite son utilisation aux traitements de surface et aux petites pièces de fonderie.

7 - Principales propriétés des métaux non ferreux 7. 5 - Alliages de titane Les principales caractéristiques des alliages de titane sont : - Sa très bonne résistance mécanique ( 800 < R e < 1 200 MPa ) par rapport à sa densité (d » 4, 5). - Sa faible conductibilité thermique Par contre son prix très élevé limite son utilisation à de très rares cas assez particuliers dans l’aéronautique ou la médecine.

8 - Principales propriétés des métaux ferreux 8. 1 - Les fontes La fonte est un alliage de fer et de carbone dont le pourcentage de carbone est supérieur à 1, 7% Les principales propriétés de la fonte sont : - Son faible prix Sa facilité à la mouler (malgré un point de fusion de 1 500°C) - Ses bonnes propriétés mécaniques Re de 100 à 500 MPa - Par contre la fonte est peu résiliente et peu malléable ce qui la rend inadaptée aux procédés de mise en forme que sont le laminage, le forgeage ou l’emboutissage. Pour toutes ces raisons la fonte est souvent utilisée pour des pièces telles que les carters, les bâtis de machine, les supports, les blocs moteurs, les pièces de voirie et de plomberie.

8 - Principales propriétés des métaux ferreux 8. 2 - Les aciers L ’acier est un alliage de fer et de carbone dont le pourcentage de carbone est inférieur à 1, 7% Les principales propriétés des aciers sont: - Ses bonnes caractéristiques mécaniques ( Re : 200 à 1500 MPa) - Sa malléabilité et sa ductilité - Sa facilité à le souder On distingue deux types d’aciers: Les aciers non alliés et les aciers alliés 8. 2. 1 - Les aciers non-alliés d’usage général Le principal intérêt des aciers non alliés d’usage général est son faible prix pour des caractéristiques mécaniques assez bonnes( Re de 200 à 300 MPa ). Ils se présentent sous la forme de profilés pleins (plats, carrés, cylindres) de profilés creux (tubes, carrés) , poutrelles (en I, T, U) ou de tôles. Ils sont donc utilisés pour la carrosserie, le bâtiment et les pièces mécaniques peu sollicitées.

8 - Principales propriétés des métaux ferreux 8. 2 - Les aciers 8. 2. 2 - Les aciers non-alliés spéciaux pour les traitements thermiques Le principal intérêt des aciers non alliés spéciaux pour traitements thermiques est la meilleure résistance mécanique ( R e de 300 à 600 MPa ) que leur confère les traitements thermiques. Par contre ces traitements thermiques ne sont efficace que si l’épaisseur de la pièce est faible. Ils sont donc utilisés pour les pièces mécaniques de petite taille (petits diamètres 8 à 10 mm ou minces) davantage sollicitées. Exemples : axes, ressorts, lames, foret, visserie, etc. . .

8 - Principales propriétés des métaux ferreux 8. 2 - Les aciers 8. 2. 3 - Les aciers faiblement alliés. Pour ces alliages toutes les teneurs en éléments d’addition sont inférieures à 5%. Le principal intérêt des aciers faiblement alliés est la très bonne résistance mécanique ( Re de 300 à 1 400 MPa ) que leur confère les traitements thermiques. De plus ces traitements thermiques peuvent être efficace même pour des pièces de plus grandes dimensions. Ces aciers faiblement alliés sont par exemple utilisés dans les cas suivant : - Engrenages - Arbres et axes de grandes dimensions - Roulements - Pièces à billes et à rouleaux fortement sollicitées

8 - Principales propriétés des métaux ferreux 8. 2 - Les aciers 8. 2. 4 - Les aciers fortement alliés. Pour ces alliages au moins une teneur en éléments d’addition est supérieures à 5%. Les aciers fortement alliés permettent des caractéristiques particulières : Exemples : - Aciers inoxydables : (Cr + Ni) pour la résistance à la corrosion - Aciers rapides (W + Co) pour les outils de coupe