La discontinuité des matériaux métalliques fait référence à la non-uniformité et aux changements brusques de leur structure, de leur composition ou de leurs propriétés internes. Dans les cas d'analyse des échecs, il est constaté que de nombreux échecs sont causés par la discontinuité des matériaux. La discontinuité des structures se reflète principalement dans deux aspects: les défauts internes et la non-uniformité de l'organisation:
Défauts internes:
Porosité. Pendant les processus de fusion et de coulée des métaux, les gaz qui ne s'échappent pas dans le temps forment des cavités dans le métal. Ces porosités perturbent la continuité du métal, réduisant sa zone de charge efficace et conduisant à une diminution de la résistance et de la ténacité. Les articulations soudées contiennent souvent des degrés variables et des quantités de porosité.
Retrait et rétrécissement: les trous se sont formés dans la coulée en raison de la contraction du volume du métal pendant le processus de solidification. Habituellement concentré dans la dernière partie solidifiée de la coulée, elle rendra la structure métallique discontinue et réduira les propriétés mécaniques et les propriétés de traitement de la coulée.
Fissures: Les fissures sont des fissures qui se forment dans les métaux pendant le traitement ou l'utilisation en raison de la concentration de stress, de la fatigue, de la fragilité et d'autres facteurs. Ces fissures sont de graves défauts de discontinuité qui peuvent agir comme des sources de concentration de stress, ce qui fait que les matériaux métalliques se fracturent sous les contraintes bien en dessous de leurs limites de résistance ultime, réduisant considérablement la fiabilité et la durée de vie du matériau.
Organisation inhomogène et taille des grains: les matériaux métalliques sont composés de nombreux grains. Si la taille des grains varie considérablement, le degré de déformation de différentes tailles de grains est différent sous la force et la concentration de contrainte est facile à se produire aux joints de grains, entraînant une discontinuité des propriétés mécaniques des matériaux.
• Composition de phase inhomogène: les matériaux métalliques peuvent contenir plusieurs phases, telles que la ferrite, la cémentite et la perlite dans les alliages de carbone en fer. Ces phases ont des propriétés différentes et l'agencement atomique à leurs interfaces est discontinu. Lorsque le matériau est soumis à la force ou à la chaleur, ces interfaces peuvent devenir des points faibles, affectant les performances globales du matériau. • Particules ou phases de deuxième phase: Les deuxième phases de matière étrangère proviennent principalement du processus de solidification de la fusion métallique. Par exemple, les inclusions de sulfure allongées peuvent fragmenter la structure de la matrice, réduisant considérablement les propriétés latérales du matériau.
La discontinuité des composants est principalement due à la ségrégation: lors de la solidification des métaux, les taux de refroidissement inégaux et d'autres facteurs peuvent entraîner la distribution des éléments d'alliage de manière inégale sur une large zone. Par exemple, dans les grands lingots, il peut y avoir des différences significatives dans la composition chimique entre le bas et le haut, ce qui peut entraîner des variations des propriétés des matériaux à travers différentes sections, posant des défis pour le traitement et l'utilisation ultérieurs.
Non seulement les discontinuités dans la composition et la microstructure se produisent pendant la fusion et la coulée des métaux, mais elles surviennent également pendant les processus de travail et de traitement thermique et chauds ultérieurs: • Le travail à froid se durcissant: pendant le travail à froid, les grains métalliques se déforment, augmentant la densité de luxation, ce qui entraîne une plus grande résistance et dureté tout en réduisant la ductilité et la durabilité. Ce changement de performance est discontinu entre les zones traitées et non transformées, affectant le traitement et l'utilisation ultérieurs. • Traitement thermique inégal: si les matériaux métalliques sont chauffés ou refroidis de façon inégale pendant le traitement thermique, cela peut entraîner des transformations microstructurales incohérentes dans différentes parties du matériau, entraînant des variations de performance. Par exemple, pendant la trempe, la vitesse de refroidissement de la surface et du noyau d'une pièce peut différer, conduisant à une dureté de surface élevée et à une dureté de noyau faible, créant une discontinuité des performances.
