Comportement des matériaux

On distingue 5 principales familles de matériaux :

• Métaux et alliages métalliques : La plupart des métaux sont utilisés sous forme d’alliages obtenus en insérant des atomes étrangers dans le but d’en modifier les propriétés mécaniques ou chimiques. Exemple : L’acier est constitué de fer et de carbone pour augmenter la dureté du matériau.
• Organiques : Matériaux d’origine animale ou végétale. Exemple : Bois.
• Céramiques : Matériaux fabriqués à partir de terre ou de sable. Exemple : Verre. 
• Plastiques : Matériaux synthétiques fabriqués à partir du pétrole. Utilisés pour leur facilité de mise en forme et leur élasticité.
• Composites : Matériaux issus d’un assemblage d’au moins deux matériaux pour augmenter les propriétés mécaniques du matériau ainsi créé. Exemple : Fibre de verre, béton armé.

Le choix d’un matériau s’effectue principalement par rapport à ses propriétés pour résister aux contraintes mécaniques, aux contraintes thermiques, à la corrosion, aux rayons UV, etc.

Les éléments d’une construction en génie civil, les matériaux en génie mécanique sont soumis à des contraintes qui sont des efforts extérieurs qu’on appelle également « sollicitations ». Ces contraintes engendrent des déformations du matériau pouvant entrainer sa rupture.
On distingue 5 sollicitations élémentaires :

• Traction <□> : Allongement de l’élément, on tire de chaque coté
• Compression >□< Raccourcissement de l’élément, on appuie de chaque coté
• Cisaillement : Coupure de l’élément, glissement d’une section par rapport à l’autre
• Torsion : Torsion de l’élément, rotation par glissement relatif des sections droites
• Flexion : Courbure de l’élément, fléchissement

La conception d’une pièce devra prendre en compte les sollicitations auxquelles elle sera soumise durant sa vie utile pour éviter une déformation trop importante ou une rupture. La phase de conception permet de choisir le matériau le plus adapté et dimensionner la pièce.

Les procédés de mise en forme des matériaux ont pour objectif de donner une forme déterminée à un matériau et lui apporter certaines propriétés. Le choix d’un procédé de mise en forme est fonction du matériau retenu et des caractéristiques du produit final attendu.
Les principaux procédés sont les suivants et consistent-en :

• Fonderie : Fondre et couler le métal dans un moule.
• Frittage : Chauffer de la poudre pour la rendre compacte.
• Forgeage : Déformer, par choc ou par pression, une masse métallique rendue malléable par chauffage.
• Injection plastique : Injecter sous pression un polymère à l’état pâteux dans un moule permanent. Après solidification, le moule s’ouvre et la pièce est éjectée.
• Thermoformage : Chauffer jusqu'à son point de ramollissement une feuille thermoplastique qui est ensuite aspirée par le vide ou poussée par un piston sur les contours d’un moule prenant ainsi sa forme. Elle se refroidie et se solidifie au contact du moule.

Techniques permettant l’amélioration des propriétés chimiques, physiques ou mécaniques des matériaux utilisés pour les produits industriels.

Traitements thermiques

Procédés qui permettent des transformations structurales sur les matériaux métalliques à l’état solide sous l’influence de cycles thermiques choisis mis en œuvre dans des fours. Les procédés utilisés sont le durcissement et l’adoucissement conférant aux matériaux des propriétés de résistance à la rupture, à l’usure, aux chocs (ténacité), de dureté. 

Traitements de surface

Procédés qui permettent de modifier superficiellement les matériaux afin de leur conférer : résistance à la corrosion, amélioration de l’aspect, dureté, conductibilité, glissement.
Les opérations de traitement de surface consistent en l’application de revêtements métalliques (zinc, chrome, or), non métalliques (peinture, plastique), de traitements de conversion (anodisation), de traitements mécaniques (polissage).