Ecrouissage pour la traction obtenue par torsion

Par ecrouissage nous avons toujours désigné le changement d*état qui provient d'une déformation permanente et en particulier la variation de résistance que le métal oppose à la déformation même avec laquelle on Técrouit. Mais il est bien évident que, la matière se transformant jusqu'en ses parties ultimes, ce n'est pas seulement pour cette déformation que la résistance du métal varie; elle se modifie en même temps pour toute autre déformation.

En particulier une torsion permanente imposée à un fil modifie sa courbe de traction. L'étude de ce phénomène nous conduira à des conclusions générales intéressantes.

Tordons un fil d'un certain nombre de tours sous charge faible (pour éviter qu'il ne s'allonge pendant la torsion), puis faisons lui subir l'essai de traction. La courbe de traction est de plus en plus longtemps rectiligne, à mesure que la torsion préparatoire est plus grande; à cette partie presque verticale plus prolongée succède un infléchissement lui-même plus brusque. Tout se passe en somme comme si, au lieu d'avoir été lordu, le fil avait été écroui par des passes très lâches à la filière. Ces faits pouvaient aisément se prévoir.

Toutefois ils confirment ce que j'ai dit au n* 33 des ordres de grandeur. Pour que l'écrouissage par torsion atteigne sa pins grande valeur, il faut que la déformation mesurée en tours par mètre de fil, soit énorme, de manière que la torsion mesurée en millièmes soit numériquement comparable îi la traction mesurée en millièmes qui produit un ecrouissage de même ordre. Ainsi un fil de cuivre recuit s'écrouit encore pour la traction quand sa torsion dépasse 80 **/o.

Varions l'expérience précédente : pour un premier essai, préparons le fil par une torsion permanente de m tours à droite par exemple. Pour un second essai, préparons le fil par une torsion permanente de n tours à droite, n tours à gauche, n tours à droite, etc, de manière que la somme des valeurs absolues des déformations soit la même dans les deux préparations.

L'essai de traction prouve que le fil est beaucoup moins écroiii dans le second cas. Donc ce n'est pas la somme en valeur absolue des déformations permanentes qui intervient dans l'écrouissage ; chaque déformation a, sur le changement d'état du métal, un effet qui dépend des forces en vertu desquelles elle est produite.

• CHAPITRE V I oq

Ces résultats s'appliquent à Técrouissage par allongement ; on ne peut donc pas espérer écrouir une pièce par des extensions et des diminutions de longueur alternatives de peu d'étendue, si nombreuses que soient les opérations et par conséquent si grande que devienne la somme des déformations permanentes prises en valeur absolue.

73. — Il est impossible de supprimer l'écrouissage par des déformations permanentes se succédant suivant certaines lois. — J*ai déjà dit quelques mots de cette question au nM4 : voici comment on peut démontrer expérimentalement la non renversabilité de Técrouissage. Je m'adresserai encore à Técrouissage obtenu par torsion et je me servirai de l'essai de traction comme réactif de Tétat du fil.

Comme il est bien évident, à priori et d'après les résultats du no précédent, que ce n'est pas en prolongeant la torsion toujours dans le même sens qu'on désécrouira le fil, on est immédiatement conduit à demander la diminution de Técrouissage à des déformations alternées d'étendues, soit constantes, soit diminuant selon certaines lois (par exemple en progression arithmétique ou géométrique). L'expérience ne réussit pas ; les déformations permanentes petites dans un sens succédant à des déformations grandes de sens inverse peuvent ne produire qu'un très faible accroissement d'écrouissage, mais en tous cas ne diminuent pas celui-ci.

Il est bon de préciser ce qu'on doit entendre par faible accroissement d'écrouissage. Dans le cas de l'essai de traction employé comme réactif, l'accroissement d'écrouissage correspond à un allongement de la partie presque verticale de la courbe de traction et à un infléchissement plus brusque de cette courbe vers l'horizontale. D'une manière générale, l'écrouissage par rapport à un réactif signifie la modification dans un certain sens de telle variable liée à ce réactif, peu importent ces variables et ce sens. Par écrouissage il faut toujours entendre un certain changement d'état obtenu par des déformations permanentes et qui doit être défini dans chaque cas particulier.

L'expérience précédente est importante. Il est admis qu'on peut ramener un morceau de fer à Tétat neutre magnétique (c'est-à-dire lui redonner les qualités qu'il avait avant toute aimantation) en le soumettant à des champs périodiques d'intensités décroissantes. Le changement d'état par aimantation serait donc un phénomène renversable (il ne s'agit pas de l'aimantation

no ESSAIS DES MATÉRIAUX *

pour laquelle la proposition ne fait aucun doute). Par un désir de généralisation un peu enfantin, on a comparé les déformations permanentes et Taimantation ; cela revenait à expliquer des phénomènes obscurs par d'autres tout aussi obscurs. L'expérience précédente montre ce qu'il faut penser de ces analogies superficielles.

74. — La matière ne reste généralement pas isotrope quand elle a subi une déformation permanente. — Une déformation permanente quelconque entraîne donc une modification générale de Tétat de la matière, de sorte que sa résistance à tout autre déformation se trouve modifiée. La manie des lois simples a fait quelquefois conclure, contre toute vraisemblance et en opposition avec les faits les mieux établis, que la matière restait isotrope après une déformation permanente quelconque. La conséquence capitale de cette loi grossièrement erronée était de permettre d'énoncer Técrouissage par un seul nombre, une matière isotrope étant identique pour toutes les directions, ayant par conséquent la symétrie de la sphère qui est complètement définie par la longueur de son rayon.

Malheureusement Tobservation vulgaire montre qu'un lingot fortementmarteléetainsi transformé en un cylindre, n'estpas identique en long et en travers, il se forme une structure en quelque sorte fibreuse; les courbes de déformation de cylindres d'essai (éprouvettes) taillés de manière que leurs génératrices soient parallèles (en long) ou perpendiculaires (en travers) aux génératrices du cylindre obtenu par martelage, ne sont pas identiques. Il peut même arriver que la résistance des éprouvettes en travers finisse par décroître, si le martelage a été poussé trop loin.

L'expérience montre qu'un fil fortement allongé à la filière a une courbe de traction très sensiblement rectiligne jusqu'à la rupture : cependant sa courbe de torsion n'a pas la forme théorique (no 32) qu'elle présenterait si Técrouissage était limite pour la torsion.

Il est donc incontestable que la matière ne reste pas isotrope et par conséquent que l'ensemble des transformations comprises sous le nom d'écrouissage n'est pas susceptible d'être exprimé par un nombre unique.

Il n'y a aucune raison pour que cette anisotropie provoquée ne porte pas aussi sur les déformations parfaitement élastiques et par conséquent sur les modules qui les mesurent. D'où cette