Résistance, rigidité et dureté : quelle est la différence ?

Force

La résistance est une mesure de la résistance d'un matériau à une déformation permanente ou à une rupture complète sous contrainte. Les matériaux solides sont capables de résister aux chocs violents et d'absorber et de distribuer de grandes quantités d'énergie sans se briser. La flexibilité d'un matériau ne se répercute pas négativement sur sa résistance, car même les matériaux les plus souples qui résistent à la rupture sont techniquement très solides, sans être particulièrement robustes.

Dans les métaux, la résistance peut être augmentée de plusieurs manières. La trempe peut être effectuée pour resserrer et renforcer la structure cristalline d'un métal, et la trempe peut être utilisée pour éliminer toute tension d'affaiblissement au sein du métal. La trempe est souvent utilisée pour éliminer les contraintes provoquées lors de la trempe. Les composants tels que les vis à tête cylindrique en acier trempé 12.9 sont à la fois trempés et trempés pour des propriétés mécaniques optimales.

La résistance est mesurée de plusieurs manières. Les deux mesures les plus courantes sont la résistance à la traction et la limite d'élasticité :

• Limite d'élasticité - La force qu'un matériau peut supporter lorsqu'il est tiré depuis des côtés opposés sans subir de déformation permanente.
• Résistance à la traction : force qu'un matériau peut supporter lorsqu'il est tiré des côtés opposés sans se rompre complètement. Également connue sous le nom de résistance à la traction ultime.

Rigidité

La rigidité, également appelée rigidité, est une mesure de l'élasticité et représente la résistance d'un matériau à une déformation permanente. La rigidité est étroitement liée à la résistance, mais elle diffère en ce sens que les matériaux fragiles peuvent être rigides, mais pas solides, et que les métaux malléables plus mous, tels que le plomb, peuvent être solides mais pas rigides. La rigidité est la résistance d'un matériau à la flexion, tandis que la résistance est sa résistance à la rupture.

La rigidité est mesurée en déterminant le module de Young d'un matériau particulier. Le module de Young est mesuré en divisant la contrainte agissant sur un matériau par la contrainte qu'il subit.

Dureté

La dureté est la résistance d'un matériau à la déformation de la surface. Les surfaces plus dures sont soumises à des contraintes internes plus importantes et ont tendance à devenir plus fragiles, leur résistance structurale étant souvent tributaire de matériaux internes non durcis. La dureté n'étant qu'une résistance à la déformation de la surface, elle n'est souvent améliorée qu'au niveau de la surface, car les traitements qui augmentent de manière significative la dureté du cœur peuvent également entraîner une fragilité. La dureté peut souvent être facilement modifiée par des traitements de surface tels que la cémentation ou le placage.

La dureté est mesurée de différentes manières. L'une des méthodes les plus courantes est l'indentation, qui calcule la force requise pour laisser une marque dentelée sur la surface du matériau. Différents types de testeurs de dureté sont disponibles pour effectuer des mesures par rapport à une gamme d'échelles de dureté :

• Échelle Brinell - Le premier test de dureté standardisé. Utilise un pénétrateur sphérique relativement grand qui peut mesurer des surfaces inégales.
• Échelle Rockwell - Utilise un pénétrateur conique ou sphérique. Moins destructrice et plus rapide que l'échelle de Brinell.
• Échelle de Vickers - Utilise un pénétrateur pyramidal à base carrée pour une lecture de haute précision.
• Échelle de duromètre Shore - Utilise une gamme de formes de pénétrateurs pour différentes duretés. Souvent utilisé pour les caoutchoucs et les plastiques.

Relation entre résistance, rigidité et dureté

La résistance, la rigidité et la dureté sont toutes des considérations importantes lors du choix du matériau idéal pour une application. Les différents avantages de chaque attribut doivent être soigneusement pris en compte pour chaque application, car un trait se fait souvent au détriment d'un autre, et les matériaux qui enfreignent cette règle, comme le diamant, sont rares et ont souvent une valeur incroyable pour cette raison même.

Par exemple, le verre, matériau particulièrement délicat, n'est probablement pas un favori dans certaines applications de découpe à haute performance. L'énorme dureté de surface du verre lui permet d'être usiné à une pointe beaucoup plus nette et plus dure que les alternatives métalliques, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications où ses avantages l'emportent sur ses inconvénients et où la résistance n'est pas le seul facteur à prendre en compte. Ces pointes très pointues, caractéristiques de l'extrême dureté de surface du verre, sont également la raison pour laquelle le verre crée des éclats si dangereux lorsqu'il est cassé. Des scalpels en verre volcanique dur (mais très cassants) sont aujourd'hui utilisés dans certaines des applications les plus exigeantes, comme la microchirurgie, où des outils métalliques plus souples (mais plus résistants) ne découpent pas aussi proprement les tissus mous.

J'espère que cet article a éveillé votre curiosité pour les matériaux. Si vous souhaitez en savoir plus, cette vidéo de Real Engineering propose une excellente introduction :