La dureté des solides

Résumé du document

TPE de Modèle et Modélisation sur la dureté des solides, ou matériaux. Comment mesure-t-on la dureté d'un matériau ? A quoi correspondent ces mesures et comment peut-on exploiter ces résultats ?

Extraits

[...] La masse est guidée dans sa chute par un tube lisse. On peut donc évaluer la dureté d'après la hauteur du rebond. Application : L'essai Shore mesure en fait l'énergie de la déformation plastique : Si le choc est parfaitement élastique (pas de déformation plastique, pièce à tester très dure), la pointe rebondit théoriquement jusqu'à sa hauteur de lâcher (en négligeant les frottements). On peut relier la différence de hauteur à l'énergie cinétique absorbée lors du choc : Avec m : Masse lachée g : Accélération de la gravité h : Hauteur de lâcher Remarque : Les résultats de l'essai Shore dépendent beaucoup de l'état de la surface de la pièce utilisée. [...]

[...] Essai Brinell : Données : - HB : Dureté de Brinell - D : diamètre du pénétrateur (en mm) - d1 et d2 : mesures de l'empreinte - h : profondeur de l'empreinte (en mm) - F : force appliquée sur le pénétrateur (en - g : accélération de la pesanteur : 9.80 N/kg La mesure de la dureté Brinell est ensuite donnée par la relation : Essai Meyer : Principe : L'essai Meyer est sensiblement identique à l'essai détaillé ci- dessus, seul la formule de calcul diffère. En effet, le pénétrateur est identique à celui de l'essai Brinell. Cette méthode est plus appliqué pour mesurer l'élasticité d'un plastique. [...]

[...] Ensuite,la dureté n'est pas tout dans l'industrie et de nombreuses autres caractéristiques physiques, chimiques et même économiques sont prises en compte en fonction du besoin, car même si un solide est exceptionnellement dur, s'il ne résiste pas à la corrosion par exemple, il sera inutile. Finalement, tout est une question de compromis entres les différents qualités et défauts du solide. Récemment les chercheurs ont réussi au mettre au point un matériel qui va peut être révolutionner le monde de la dureté : les nanotubes de carbones, dix fois plus dur que l'acier ! [...]

[...] Les Mesures de Dureté Mesures dites par rayure, rebondissement ou pénétration Mesure par rayure : Echelle de Mohs : La première notion de Dureté fut introduite par l'Allemand Friedrich Mohs. Devenu professeur de minéralogie en 1812, c'est à partir de cette époque qu'il travailla à son échelle de Dureté. Il faut savoir qu'au XVIIème siècle la notion d'atome était inconnue jusqu'en 1772 par la découverte de Lavoisier. Donc pour prouver l'authenticité d'un diamant par exemple le seul moyen était de frapper dessus sur une enclume. [...]

[...] Les chercheurs ont tout d'abord produit une version molle du carbonitrure de bore, semblable au graphite. En soumettant cette substance à une très forte pression (près de 2 millions de fois la pression atmosphérique terrestre), celle-ci acquiert une nouvelle forme cristalline dite cubique, dans laquelle les atomes sont arrangés de la même manière que dans le diamant. C'est grâce à cette agencement atomique que certains matériaux sont si résistants, et briser une telle harmonie demande beaucoup d'énergie, et un effort considérable. [...]