D4 Essais de choc (Charpy)

Topique

Le pendule Charpy, méthode expérimentale décrivant ce modèle, consiste à laisser tomber un marteau lourd d'une hauteur connue pour frapper une éprouvette métallique entaillée en un seul impact. L'énergie absorbée lors de cette rupture dynamique est ensuite mesurée à partir de la hauteur de rebond du marteau après la rupture de l'éprouvette : plus la hauteur de rebond est faible, plus l'éprouvette a absorbé d'énergie lors de la rupture. Cette plus grande absorption d'énergie lors de la rupture explique que le marteau du pendule Charpy rebondisse à une hauteur plus faible après l'impact.

La mesure de cette énergie absorbée sur plusieurs éprouvettes identiques du métal, testées chacune à une température différente, permet de tracer la courbe de transition ductile-fragile du métal à l'aide d'une fonction sigmoïde. À des températures suffisamment élevées, le métal absorbe une quantité d'énergie importante et approximativement constante à l'état ductile ; à des températures suffisamment basses, il absorbe une quantité d'énergie faible et également approximativement constante à l'état fragile. Entre ces deux extrêmes, l'énergie absorbée chute brutalement sur une plage de températures relativement étroite. Le fait que la température d'essai de ce métal se situe dans cette plage de transition entraîne une diminution de l'énergie absorbée lors de la rupture, suivant la même courbe sigmoïdale, d'un niveau ductile élevé à un niveau fragile faible.

Ainsi, ce modèle, avec le pendule de Charpy et l'énergie absorbée à son ouverture, permet d'estimer, approximativement et grâce à la corrélation empirique de Barsom-Rolfe, la ténacité à la rupture de ce métal, telle qu'établie par un autre modèle de cet ensemble. Cette corrélation de Barsom-Rolfe convertit l'énergie Charpy, dont la mesure est beaucoup plus simple et économique qu'un essai de ténacité à la rupture, en une estimation approximative de cette même ténacité. Une énergie Charpy mesurée plus élevée pour ce métal signifie, selon cette corrélation de Barsom-Rolfe, que la ténacité à la rupture estimée est également plus élevée.

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