La résistance aux chocs Charpy (résistance aux chocs Charpy avec entaille) est une mesure de la capacité d'un matériau à absorber l'énergie et à résister à la rupture lorsqu'il est soumis à une charge d'impact soudaine à grande vitesse, en particulier en présence d'un concentrateur de contraintes tel qu'une entaille.
Cette valeur provient du test de résilience Charpy (test Charpy en V), l'une des méthodes standard les plus utilisées en science et ingénierie des matériaux pour évaluer la ténacité à l'entaille (la capacité d'un matériau à résister aux chocs sans rupture fragile).
Le test de résistance aux chocs Charpy suit généralement les étapes suivantes :
Les unités de résistance aux chocs Charpy sont les suivantes :
Cette méthode est particulièrement courante pour les matières plastiques (selon la norme ISO 179) et est parfois appelée résistance au choc Charpy sur éprouvette entaillée. Des valeurs élevées indiquent un matériau plus durable (il absorbe mieux l'énergie d'impact sans se rompre de manière fragile). Des valeurs faibles indiquent un comportement plus fragile (sujet à la fissuration soudaine sous l'effet d'un impact).
Ce test,
En résumé, la résistance au choc Charpy indique la capacité d'un matériau à supporter un choc avant rupture, notamment en présence d'entailles, de fissures ou d'arêtes vives. C'est une méthode rapide, économique et très instructive pour identifier les matériaux susceptibles de se rompre brutalement sous l'effet d'une charge soudaine en conditions réelles.
Les normes de résistance au choc Charpy définissent la procédure d'essai précise, la géométrie de l'éprouvette, les exigences relatives à la machine, le type de pointe d'impact, les détails de l'entaille et la manière dont les résultats doivent être rapportés. Elles garantissent des mesures comparables et reproductibles à l'échelle mondiale.
Ces normes diffèrent principalement entre les métaux et les plastiques, et entre les régions (par exemple, les normes ASTM pour les États-Unis, les normes ISO et EN à l'échelle internationale et en Europe).
Les normes de résistance aux chocs Charpy les plus couramment utilisées pour les métaux sont utilisées pour les aciers, les alliages et l'aluminium afin d'évaluer la transition de la ductilité à la fragilité et la ténacité, notamment dans les applications structurelles, les récipients sous pression, les pipelines, le soudage et les applications à basse température.
La norme « ISO 148-1 Matériaux métalliques – Essai de résilience Charpy – Partie 1 : Méthode d’essai » est la principale norme internationale (adoptée dans le monde entier). Cette norme couvre les éprouvettes à entaille en V (les plus courantes) et en U. Le rayon d’impact est de 2 mm (préférable pour les éprouvettes à entaille en V) ou de 8 mm (pour les éprouvettes à entaille en U ou les spécifications plus anciennes). L’éprouvette mesure généralement 10 × 10 × 55 mm. Les résultats sont exprimés en énergie absorbée ou en résistance au choc normalisée.
La norme ASTM E23 « Méthodes d'essai normalisées pour l'essai de résilience des matériaux métalliques avec barre entaillée » est la norme dominante aux États-Unis. Elle couvre les méthodes Charpy et Izod, mais la méthode Charpy est beaucoup plus répandue. Le rayon de la barre d'impact est de 8 mm (valeur conventionnelle) ou de 2 mm (ajouté pour une meilleure conformité à la norme ISO). Cette norme est très similaire à la norme ISO 148-1, mais non identique. Des différences au niveau du rayon de la barre d'impact, de l'étalonnage, des tolérances et de la vérification peuvent entraîner de légères variations dans les résultats des essais à haute énergie.
Parmi les autres normes pertinentes ou complémentaires, on peut citer :
Pour des matériaux et des conditions identiques, les résultats obtenus selon les normes ASTM E23 et ISO 148-1 sont généralement très proches, mais pas toujours parfaitement équivalents en raison des différences de géométrie d'impact et d'étalonnage des machines. De nombreuses spécifications autorisent désormais les deux normes, mais précisent laquelle utiliser.
La résistance au choc Charpy (énergie absorbée lors du test Charpy) est essentielle car elle évalue directement la ténacité d'un matériau, en mesurant sa résistance aux charges dynamiques soudaines (impacts ou chocs) et à la rupture fragile, en particulier lorsque des entailles, des fissures, des soudures ou des arêtes vives agissent comme des concentrations de contraintes.
De nombreux matériaux (notamment les aciers) présentent un comportement très différent sous des vitesses de déformation élevées et à basse température par rapport à une charge statique lente (comme lors d'essais de traction). Un matériau peut être résistant et ductile en traction normale, mais s'il est fragile sous l'effet d'un choc, il peut se rompre brutalement et sans prévenir.
L'essai de résilience Charpy simule mieux les conditions réelles que les essais statiques. La résistance à la traction renseigne sur les contraintes de chargement lentes. L'essai Charpy simule les impacts à haute vitesse et la sensibilité aux entailles (les fissures/entailles réelles réduisent considérablement la ténacité).
Ce test est requis pour les composants critiques en matière de sécurité :
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