En résistance des matériaux, la ductilité sert à désigner la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. La rupture se fait quand un défaut (fissure ou cavité), induit par la déformation plastique, devient critique et se propage. La ductilité est par conséquent l'aptitude qu'a un matériau à résister à cette propagation. S'il y résiste bien, il est dit ductile, sinon il est dit fragile.

La ductilité est une propriété conditionnée par la malléabilité. «La malléabilité est le premier indice de la ductilité ; mais elle ne nous donne néanmoins qu'une notion assez imparfaite du point auquel la ductilité peut s'étendre» (Buffon) ^[1].

Ductilité en géologie

On parle de roche ductile quand cette dernière peut être déformée sans «cassure». A titre d'exemple, les roches à l'origine des plis sont ductiles. Le plomb est réputé pour sa ductilité : pour cette raison on l'a utilisé pour fabriquer des conduits de canalisation résistant au gel (pratique interdite depuis 1995 à cause de sa toxicité).

Mesures

Deux principales mesures sont effectuées :

• les essais de traction mesurant l'allongement avant la rupture et la striction (réduction du diamètre de l'éprouvette au niveau où elle se rompt)  ;
• l'essai mouton de Charpy mesurant l'énergie dépensée pour casser une éprouvette.

Un matériau est ductile si :

• son allongement et sa striction à la rupture sont importants ;
• l'énergie dépensée pour le casser est importante.

Inversement un matériau est fragile si :

• son allongement et sa striction à la rupture sont faibles ;
• l'énergie dépensée pour le casser est faible

Conditions

La ductilité dépend de la température, de la pression et de la vitesse de déformation.

• Lorsque la température augmente, le seuil de plasticité diminue
• Lorsque la pression augmente, le seuil de rupture augmente
• Lorsque la vitesse de déformation augmente, le seuil de rupture diminue.

En effet les mécanismes impliqués lors des essais dépendent de ces paramètres :

• la mobilité des dislocations,
• la restauration et la recristallisation dynamique,
• la diffusion et le fluage.

Particularités

Pour les matériaux cristallins, la ductilité intrinsèque (c'est-à-dire liée au matériau et non pas aux conditions de déformation) est déterminée par :

• le nombre de dispositifs de glissement disponibles : en effet, la déformation plastique se fait par glissement de plans cristallographiques denses selon des directions denses, certaines structures en possèdent plus que d'autres ; cela explique la ductilité des cristaux ayant une symétrie cubique à faces centrées (cfc) comme l'or, le plomb ou l'aluminium ; d'autre part, dans le cas des alliages ordonnés (oxydes, intermétalliques... ), certains modes de déformation sont bloqués (obligation de respecter l'alternance chimique à tout moment)  ;
• la pureté : les atomes étrangers (intersticiels ou en substitution) viennent épingler les dislocations et gênent leur mouvement ;
• l'unicité de la phase : s'il y a des précipités, on a un durcissement structural (les précipités bloquent les dislocations)  ;
• la taille des cristallites : les joints de grain bloquent les dislocations, plus les cristallites sont petits, plus il y a de joints de grain (cf. loi de Hall-Petch, la limite élastique est proportionnelle à l'inverse de la racine carrée du diamètre moyen des cristallites).

Notes

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