Définition : ténacité

Quand on dit ténacité, on évoque la capacité d’un matériau à résister à la propagation des fissures.

La ténacité peut également être définie comme la quantité d’énergie qu’un matériau peut absorber avant de se casser, mais c’est la définition anglaise. En anglais on fait la différence entre « toughness », énergie de déformation à la rupture par unité de volume (J/m3, correspondant aussi au pascal) et « fracture toughness (en) », ténacité au sens de résistance à la propagation des fissures. En effet, il n’y a pas de relation universelle liant l’énergie de déformation à la rupture et la résistance à la propagation de la fissure, de plus ces relations n’ont pas les mêmes unités.

La ténacité d’un matériau produit la contrainte que peut supporter une structure faite de ce matériau, si elle développe une fissure d’une certaine longueur. La force est exprimée comme la racine carrée de cette longueur.

La ténacité d’un matériau n’est pas fortement corrélée à sa fragilité/ductilité. Il existe de nombreux alliages métalliques ductiles qui ont une résistance inférieure à celle de nombreuses céramiques techniques fragiles. Par exemple, le carbure de tungstène a une ténacité similaire à celle de l’alliage de plomb, qui est un matériau très ductile, mais cassant.

Les caractéristiques de la ténacité

Le concept de ténacité remonte aux années 1920 et c’est une caractéristique que l’on retrouve sur certains métaux précieux comme l’or.

La rupture d’une pièce due à une fissure est comparée au phénomène de concentration de contraintes. Lorsque la plaque présente un défaut tel qu’un alésage (« trou ») ou une rainure, la contrainte au voisinage immédiat du défaut est beaucoup plus importante que la contrainte à l’écart du défaut. On dit que la tension s’y concentre. Le rapport entre la contrainte maximale à proximité du défaut et la contrainte éloignée (loin du défaut) est appelé « facteur de concentration de contrainte » (non uni). Sur la base de la mécanique du continuum, ce facteur peut être calculé analytiquement ou par la méthode des éléments finis. Il en résulte que ce facteur est une fonction affine de la racine carrée de la longueur du défaut et de l’inverse de la racine carrée du rayon de courbure du fond de la rainure.

Si un matériau a une contrainte de rupture intrinsèque, c’est-à-dire la contrainte maximale qu’il peut supporter en l’absence du plus petit défaut, cela correspond qualitativement à l’observation de Griffith d’une constante du produit de la contrainte apparente et de l’origine de la longueur du défaut.

Les avantages de la ténacité

La ténacité de l’or est également supérieure à celle de tout autre métal. Un fil d’or, de 1/10e de pouce de diamètre, supporte un poids de cinq cents livres avant de rompre. Lorsqu’il est refroidi pendant un certain temps, ou lorsqu’il est fortement comprimé dans le moule, il perd sa ductilité et sa dureté. Il est d’abord restauré à sa ductilité par le revenu, qui consiste à le faire rougir et à le laisser refroidir tout seul.

Le symbole chimique de l’or est Au. L’or est le plus malléable et ductile de tous les métaux. Par conséquent, il peut être facilement appliqué et ne se corrodera pas. Il se distingue également par son excellente conductivité électrique et thermique. Inerte, l’or est presque totalement insensible à l’oxydation. Cela signifie qu’il est pratiquement insensible à l’oxydation.

Nous savons tous que ce métal précieux est l’or. À l’état pur, le jaune est un jaune vif translucide et non pétillant. Son éclat métallique séduisant et sa rareté lui valent le rang de matière noble. Dans le passé, l’or était associé à l’argent. Aujourd’hui, il est principalement utilisé dans le secteur de la bijouterie. Il sert de matériau de base dans les bijoux les plus élégants et les plus authentiques.

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