Propriétés des Matériaux

Ce cours donne au futur technicien supérieur en chaudronnerie et construction métallique les bases scientifiques nécessaires pour comprendre, mesurer et comparer les propriétés des matériaux qu’il met en œuvre : aciers de construction des charpentes et hangars, aciers inoxydables des cuves agro-alimentaires, alliages d’aluminium, polymères des joints et revêtements, composites et céramiques. On relie systématiquement les propriétés (résistance, rigidité, déformabilité, conductivités, dilatation, tenue à la corrosion) à la structure du matériau (liaisons, empilement des atomes, microstructure), puis on présente les procédés d’élaboration qui conduisent aux produits livrés en atelier (lingots, brames, tôles, profilés, tubes) et les critères de choix selon l’usage et la mise en œuvre (soudage, formage, usinage). Le contexte nigérien (chaleur, poussière, atmosphère parfois agressive, approvisionnement en produits importés et certificats matière) sert de fil conducteur.

Objectifs d’apprentissage

• Distinguer les grandes classes de matériaux et expliquer leurs propriétés par le type de liaison et la structure cristalline.
• Réaliser et exploiter les essais mécaniques normalisés (traction, dureté, résilience) et en calculer les caractéristiques.
• Quantifier les propriétés physiques utiles (masse volumique, dilatation, conductivités) et les intégrer à un calcul simple.
• Décrire la filière d’élaboration de l’acier et des principaux demi-produits, et lire une désignation normalisée.
• Choisir un matériau en fonction des sollicitations, de l’environnement et de l’aptitude au soudage et au formage.

Prérequis

Chimie et physique générales (atome, liaisons, unités SI), résistance des matériaux de base (contrainte, allongement), notions de métallurgie et de soudage vues en S1-S4.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Classes de matériaux, liaisons et structures cristallines
2. Leçon 2 — Propriétés mécaniques et essais normalisés
3. Leçon 3 — Propriétés physiques, corrosion et choix des matériaux
4. Leçon 4 — Élaboration des produits métallurgiques et aptitude à la mise en œuvre

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 20 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 10 h de travaux pratiques (TP) et 20 h de travail personnel de l’étudiant (TPE) ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (comptes rendus de TP, interrogations de TD, quiz en ligne) et examen terminal écrit. Les comptes rendus de TP comptent dans la note de contrôle continu.

Bibliographie

• M. F. Ashby, D. R. H. Jones, Matériaux, tomes 1 et 2, Dunod.
• W. D. Callister, D. G. Rethwisch, Science et génie des matériaux, Dunod / Modulo.
• J.-P. Baïlon, J.-M. Dorlot, Des matériaux, Presses internationales Polytechnique.
• G. Murry, Aide-mémoire Métallurgie : métaux, alliages, propriétés, Dunod.
• Normes NF EN ISO 6892-1 (traction), NF EN ISO 6506-1 (Brinell), NF EN ISO 148-1 (Charpy), NF EN 10025 et NF EN 10204.