I. — MÉCANISME DE LA FATIGUE DU MÉTAL ÉCROUI

Les échantillons avec lesquels cette étude a été effectuée sont des plaquettes d'aluminium raffiné d'épaisseur 10/10 de mm environ, obtenues par laminage à 600 °/, donc fortement écrouies (1).

Nous examinons d’abord en détail le comportement d’une éprouvette d’orientation 0°. Nous passerons plus rapidement sur le cas des autres orientations.

Comportement d’une éprouvette prélevée dans le sens du laminage. — Orientation 00.

Etant donné la constance du phénomène nous avons choisi, pour l'expliquer, le cas d'une éprouvette soumise à un taux de contrainte de cisaillement maximum de valeur moyenne.

L'éprouvette examinée a pour dimensions :

0! == 410 e — 98/100 de mm.

L'amplitude de la torsion alternée étant © — 10 grades, l'application de la formule (2) donne 7, — 5 kg/mm? en prenant G — 2 600 kg/mm?.

La vitesse de l’essai était de 6 000 tr/mn, soit 100 cycles par seconde.

Les premières observations ont été effectuées après 15 000, puis 45 000 et 100 000 alternances. A ce stade de l’essai aucune modification ne s’était produite.

À 200 000 alternances nous voyons apparaître les amorces de ce que nous appellerons les « bandes de fatigue ». La micrographie de la figure 26 montre que ces petites lignes ont, pour la plupart, la direction longitudinale.

Après 400 000 alternances, sur une micrographie effectuée au même grossissement 120 (fig. 27), nous observons un élargissement des «bandes de fatigue » et le développement de lignes transversales. La prédominance des lignes longitudinales est due à la structure fibreuse des tôles fortement écrouies par laminage, ainsi que nous le vérifierons plus loin en étudiant une éprouvette prélevée perpendiculairement à la direction de laminage.

Après 800 000 alternances, la fissuration a notablement progressé puisque nous observons maintenant à l’œil nu de véritables fissures qui se développent régulièrement sur les deux faces de l’éprouvette.

La figure 31 est un assemblage de six micrographies effectuées au grossissement 20 qui nous permet d'étudier la répartition des perturbations sur toute la largeur de l’éprouvette. Nous constatons tout d’abord que sur les bords de l’éprouvette, sur une largeur de 0,5 mm environ, il n’y a pratiquement pas de traces de fatigue. Ce phénomène est général et a été observé sur toutes les éprouvettes essayées. Les déformations produites par la torsion sont donc sensiblement plus faibles en ces régions de la

(1) Les échantillons ont été fournis par M. le Directeur du Laboratoire de la Compagnie Alais, Froges et Camargue, et nous l’en remercions bien vivement.

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800 000 alt < 85 1 600 000 alt, x 190 Fig. 28 Fig. 29

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lame. De même, une observation directe (ou à faible grossissement) montre que deux zones de 5 mm de longueur environ, au voisinage des encastrements, sont beaucoup moins affectées par les efforts alternés (fig. 30). Il faut voir là une influence favorable des encastrements qui raidissent en quelque sorte la tôle à ses extrémités.

La micrographie de la figure 28 montre au grossissement 85 l’aspect du quadrillage à ce stade de l'essai,

Nous avons poursuivi l'essai jusqu'à 1600000 alternances. La figure 32 est à nouveau constituée par une micrographie de toute la largeur de l’éprouvette. En comparant avec la figure 31 on notera combien la fissuration a progressé. Les fissures longitudinales se sont notablement élargies, les fissures transversales sont réparties d’une façon plus homogène et les perturbations ont tendance à s'étendre jusqu'aux bords de l’éprouvette.

Les figures 29 et 33 sont deux micrographies prises à ce stade de l'essai. Les figures 26, 27 et 29 qui ont été prises au même grossissement montrent l’évolution si caractéristique du phénomène.

Fig. 30

A 2100000 alternances nous décelons des fissures transversales qui se sont étendues jusqu'au bord de l’éprouvette (fig. 34). Ces fissures transversales sont très dangereuses pour la vie de l’éprouvette puisqu'elles amènent, en définitive, la rupture brusque de la lame.

À 15 000 000 d’alternances, malgré les fissures extrêmement nombreuses (fig. 35) (éclairage en lumière oblique), l’'éprouvette n’était pas encore rompue et nous avons arrêté cet essai.

Au cours d’un tel essai la surface des éprouvettes devient en général très rugueuse par suite de la densité des fissures. C’est d’ailleurs un fait bien connu que la fissuration d’une pièce soumise à des torsions alternées se manifeste d’abord à la surface de celle-ci et qu’elle se développe plus lentement, par la suite, en profondeur. La cassure se produit donc lorsque, dans une même zone, les systèmes de fissuration se rejoignent suivant un dessin en escalier. La micrographie de la figure 36 montre l'aspect d’une partie de la cassure d’une éprouvette d'orientation 0° (éprouvette des essais décrits au chapitre IV; l’éprouvette n'étant pas polie le cliché est de mauvaise qualité). La structure fibreuse de la tôle est très apparente sur cette micrographie.

Nous donnons, sur les figures 37 et 38, des micrographies qui montrent l'aspect des perturbations sur une autre éprouvette essayée dans des conditions analogues. Nous voyons qu'aux très forts grossissements les «bandes de fatigue » n'apparaissent plus comme des lignes régulières. Il est par ailleurs difficile de dire avec certitude quelle est la nature exacte des bandes à l’origine (plissements, gerçures, microfissures ?)

809 000 alt.

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Fig. 33

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