Résilience : définition mécanique rigoureuse
La résilience est la capacité d’un matériau à absorber de l’énergie lors d’une sollicitation dynamique (choc) avant rupture, dans un régime où la déformation n’est plus quasi-statique.
Elle caractérise :
- le mode de rupture (ductile ou fragile),
- la tolérance aux défauts (entailles, criques),
- la sécurité mécanique d’une pièce soumise à des chargements non maîtrisés.
👉 La résilience ne mesure pas la résistance,
👉 elle mesure la capacité à ne pas rompre brutalement.
Essai Charpy : ce que mesure réellement la résilience
L’essai Charpy (ISO 148-1 / EN 10045) mesure :
- une énergie absorbée à la rupture (J),
- sur une éprouvette entaillée normalisée,
- à une température donnée.
⚠️ Point fondamental (souvent mal compris) : La résilience n’est pas une constante matériau.
Elle dépend :
- de la température d’essai,
- de l’état métallurgique réel,
- de la microstructure (ferrite, perlite, martensite…).
Notion clé d’ingénieur : transition fragile-ductile (DBTT)
Pour les aciers, la résilience est gouvernée par la
👉 température de transition fragile-ductile (DBTT)
- au-dessus : rupture ductile (absorption d’énergie)
- en dessous : rupture fragile (cassure nette)
📌 Conséquence directe :
- un acier peut être résilient à 20 °C
- et cassant à 0 °C ou −20 °C
➡️ C’est pour cela que la nuance seule ne suffit jamais.
Influence réelle de l’état de matière
| État | Effet sur la résilience | Explication métallurgique |
|---|---|---|
| Laminé | Référence | Microstructure standard |
| Étiré | Légère baisse possible | Écrouissage |
| Forgé | Souvent meilleure | Fibre orientée |
| Rectifié | Neutre | Effet dimensionnel |
| Traité (trempé / revenu) | Baisse significative | Martensite + dureté |
👉 Plus la dureté augmente, plus la résilience diminue
Résilience des aciers du catalogue Acier Détail Découpe
Échelle utilisée
- Bonne : comportement ductile attendu
- Moyenne : acceptable hors choc sévère
- Faible : rupture fragile possible
- Très faible : matériau cassant par conception
Aciers de construction et carbone
| Nuance | État | Résilience | Commentaire technique |
|---|---|---|---|
| A37 | Étiré | Bonne | Ferrito-perlitique ductile |
| E24 | Laminé | Bonne | Bon comportement au choc |
| E24 | Roulé soudé | Moyenne | Sensible au cordon |
| E36 | Laminé | Bonne | Plus résistant, encore ductile |
| TU37B | Étiré | Bonne | Très utilisé en structure |
| XC38 | Laminé | Moyenne | Carbone ↑ → ductilité ↓ |
| XC48 | Laminé | Moyenne | Transition plus haute |
| XC48 | Forgé | Moyenne | Structure plus homogène |
| C45 | Rectifié | Moyenne | Attention à la température |
Aciers alliés de traitement
| Nuance | État | Résilience | Analyse réelle |
|---|---|---|---|
| 25CD4 | Laminé | Moyenne | Avant traitement |
| 35CD4 | Laminé | Moyenne | Correct en non traité |
| 35NCD16 | Laminé / Étiré | Moyenne | Chute après trempe |
| 40CMD8 | Laminé | Faible à moyenne | Sensible à la trempe |
| 40CMD8 | Traité | Faible | Martensitique |
| 42CD4 | Laminé | Moyenne | Usage mécanique courant |
| 42CD4 | Traité | Faible | Fragilisation nette |
| 45NCD16 | Laminé | Faible à moyenne | Haute résistance |
Aciers d’outillage
| Nuance | État | Résilience | Raison |
|---|---|---|---|
| Z160CDV12 | Laminé | Très faible | Dureté + carbures |
| Z38CDV5 | Laminé | Faible | Outillage |
| 55NCDV7 | Traité | Très faible | Choc déconseillé |
| 100C6 | Laminé | Faible | Roulement |
| XC75 (tôle bleue) | Laminé | Très faible | Ressort / lame |
| STUB | Rectifié | Faible | Acier outil |
Aluminium : pourquoi la résilience est structurellement meilleure
Les alliages aluminium n’ont pas de transition fragile-ductile marquée.
➡️ Ils restent ductiles sur une large plage de température.
| Nuance | Résilience | Commentaire |
|---|---|---|
| 5083 | Très bonne | Référence choc / marine |
| 5754 | Très bonne | Très ductile |
| 6060 / 6061 / 6082 | Bonne | Structure légère |
| 2017A | Moyenne | Alliage dur |
| 7075 | Faible | Haute résistance, faible tolérance |
| 2011 / 2030 | Moyenne | Orienté usinabilité |
Inox : attention aux familles métallurgiques
| Nuance | Famille | Résilience |
|---|---|---|
| 304L | Austénitique | Très bonne |
| 316L | Austénitique | Très bonne |
| 303 | Austénitique | Bonne (soufre) |
| F15NM | Martensitique | Moyenne |
| Z30C13 | Martensitique | Moyenne |
👉 Les inox austénitiques sont parmi les matériaux les plus sûrs au choc.
Cuivre, laiton & bronze
| Matière | Résilience | Commentaire |
|---|---|---|
| Cuivre CUA1 | Très bonne | Très ductile |
| Laiton UZ39PB | Bonne | Bonne absorption |
| Bronze UE12 | Bonne | Stable, homogène |
Résilience ≠ résistance ≠ dureté (point critique)
| Propriété | Ce qu’elle mesure |
|---|---|
| Résistance | Charge admissible |
| Dureté | Résistance à l’indentation |
| Résilience | Sécurité à la rupture |
👉 Augmenter l’une dégrade souvent les autres.
Comment utiliser la résilience en conception (BE / atelier)
| Type de projet | Résilience minimale recommandée |
|---|---|
| Structure accessible | Bonne à très bonne |
| Garde-corps | Bonne |
| Pièce mécanique non traitée | Moyenne |
| Pièce traitée | Moyenne acceptable |
| Outillage | Faible acceptable |
FAQ TECHNIQUE
La résilience est-elle normative ?
Oui, via essais Charpy selon ISO 148-1, mais rarement fournie sans cahier des charges.
Peut-on comparer deux nuances sans température d’essai ?
Non. Toute comparaison sans température est incomplète.
Pourquoi un acier très résistant casse brutalement ?
Parce que la martensite et les carbures augmentent la dureté mais réduisent la capacité d’absorption d’énergie.
L’aluminium est-il toujours plus sûr que l’acier ?
Au choc oui, à charge statique non.
À retenir
- La résilience est une propriété de sécurité, pas de performance.
- Elle dépend autant de l’état que de la nuance.
- Les aciers traités et d’outillage sont structurellement peu résilients.
- Les inox austénitiques et aluminiums sont les plus tolérants au choc.
- Aucun choix matière sérieux ne se fait sans hiérarchiser les risques.
