Les matériaux

Prépa PT Lycée du Hainaut Valenciennes
Vincent SENOCQ

Pour chaque question, un seul choix est généralement correct ; répondre alors jusqu'à trouver la bonne option.
S'il y a plusieurs propositions exactes, cela vous est précisé et l'ordinateur vous indique lorsque vous vérifiez, le nombre de bonnes réponses.

Attention, le temps est limité 8'. Bon courage !

Un cristal métallique parfait est constitué d'atomes formant un motif tridimensionnel périodique régulier, appelé réseau cristallin.

Donner les 3 systèmes cristallins couramment observés pour les métaux dans l'ordre des images, séparés par une virgule, sans espace, en notation simplifiée.

(Ex : SC,PFE,P pour sphérique centré, pyramidal face excentré, parallélépipédique)
Quelles sont les masses volumiques respectives de l'acier et de l'aluminium ?
1. 7860 kg/m3 et 2,7 kg/dm3
2. 78,6kg/dm3 et 27 kg/dm3
3. 786 kg/m3 et 2700kg/m3
Quels sont les coefficients de dilatation linéaire de l'acier et l'aluminium ?
1. acier : 12.10E-4m/m/°C
  aluminium 27,7.10E-4m/m/°C
2. acier : 12.10E-5m/m/°C
  aluminium 27,7.10E-5m/m/°C
3. acier : 12.10E-6m/m/°C
  aluminium 27,7.10E-6m/m/°C
L'essai de résilience utilisant un mouton de Charpy permet de vérifier...
1. la dureté Rockwell HRC du matériau
2. la limite de fatigue sigmaf en MPa
3. la dureté Vickers HV du matériau
4. la résistance au choc KCU ou KCV
Quelle est la proposition correcte ?
1. Un acier doux possède une teneur en carbone comprise entre 0,15 et 0,25% tandis qu'un acier extra dur possède une teneur en carbone supérieure à 2%.
2. L'acier est trois fois plus dense et trois fois plus rigide qu'un alliage d'aluminium.
3. Le module d'Young et le module de Coulomb sont mesurables sur la courbe de traction.
4. L'acier a une coulabilité plus importante que la fonte.
Donner le nom courant de ces deux alliages de cuivre : CuSn9P et Cu Zn 30.
Séparer la réponse par une virgule et écrire en minuscule (exemple : acier,niobium)
La ductilité est l'aptitude d'un matériau à s'étirer en fil sans se rompre. Indiquer les propositions correctes.
1. La ductilité caractérise le domaine plastique du matériau donc sa faculté à être mis en forme.
2. En traction, la ductilité est caractérisée par A%.
3. Le rapport Re/Hb donne une bonne approximation de la ductilité d'un matériau.
4. La fonte est plus ductile que l'aluminium mais moins que l'acier.
5. L'acier est moins ductile que l'aluminium et plus ductile que la fonte.
L'usinabilité d'un matériau caractérise sa facilité à détacher un volume élémentaire de matière (copeau) de la surface d'une pièce.

Indiquer les propositions correctes.
1. La présence de Silicium améliore l'usinabilité de la fonte alors que la présence de Manganèse la diminue.
2. A résistance et dureté égales, les aciers au Nickel-Chrome s'usinent mieux que les aciers non-alliés.
3. L'usinabilité de l'acier est quasi optimale pour un pourcentage de carbone égal à 0,25%.
4. L'essai BRANDSMA présenté sur la photo permet de mesurer l'usinabilité d'un matériau en observant l'usure de l'outil.
L'essai de coulabilité consiste
1. à plonger un matériau dans un fluide afin d'évaluer sa porosité.
2. verser le fluide dans un cylindre vertical gradué afin d'évaluer le retrait global.
3. à remplir une spirale par gravité de façon à évaluer la faculté d'un matériau à être mis en moule.
L'essai de traction sur un acier doux fait apparaître...
1. une limite élastique nécessitant la définition d'un Re0,002
2. toutes les caractéristiques usuelles : Re, E, Rm, G, HRC
3. une limite élastique nette permettant la définition d'un Re
Donner un ordre de grandeur (à 0,05 près) des coefficients de frottement pour les couples de matériaux suivants :
acier/acier (à sec) et acier sur acier (lubrifié).
respecter la syntaxe coefficient-coefficient (exemple : 1,8-1,5)
Indiquer quelles sont les propositions correctes ?
1. La cémentation est un traitement dans la masse qui consiste à apporter du carbone.
2. La trempe superficielle peut être réalisée par induction sur une portée de vilebrequin et suivie d'un refroidissement par immersion.
3. La carbonitruration est un traitement de surface qui consiste à apporter du carbone et de l'azote en surface par chauffage dans une atmosphère gazeuse.
Le carter d'un réducteur de sonde spatiale est fabriqué (usiné) en alliage d'Aluminium-Beryllium de désignation commerciale : AlBeMet® (SI3 2003)
1. Le beryllium a un module d'élasticité E=3.10E11Pa un peu supérieur à celui de l'acier.
2. Le beryllium est un polymère qui possède de remarquables caractéristiques de frottement
3. Le beryllium est l'un des métaux les plus légers connus (densité 1,8) mais est assez toxique. Allié à l'aluminium, on obtient un module d'élasticité E=180000MPa presqu'égal à celui de l'acier.
Un rail de guidage (SI3 2002) est réalisé par fonderie en X5 CrNiCuNb 16 04.

Certaines de ses surfaces nécessitent 43 HRC.
1. HRC représente une dureté Rockwell que l'on mesure avec un pénétrateur en forme de bille. L'acier utilisé pour le rail est un inoxydable qui nécessite une trempe à l'huile à 1040°C et un revenu à 480°C.
2. HRC représente une dureté Shore que l'on mesure avec un pénétrateur en forme de bille.L'acier utilisé pour le rail est un inoxydable qui nécessite une trempe à l'huile à 1040°C et un revenu à 480°C.
3. HRC représente une dureté Rockwell que l'on mesure avec un pénétrateur en cône diamant. L'acier utilisé pour le rail est un inoxydable qui nécessite une trempe à l'huile à 1040°C et un revenu à 480°C.
Quelle est l'ordre de grandeur du module d'Young des aciers en MPa ? (n'entrer que la valeur sans unité)
Les photos ci-dessous donnent l'ordre des opérations pour le procédé d'obtention appelé frittage.

Les matériaux suivants sont des matériaux frittés (désignation précédée de F). Indiquer les propositions correctes.
1. FC 10-60 possède 0,1% de carbone et une masse volumique de 6g/cm3
2. FC 15-U4-52 possède 0,15% de carbone, 4% de cuivre et une masse volumique de 5,2g/cm3
3. FU-E10-64 est un bronze fritté avec 10% d'Etain et une masse volumique de 64g/cm3
4. FJ-40-U15-72 est fritté par infiltration (J) avec 4% de carbone avec 15% de cuivre et une masse volumique de 7,2g/cm3
5. FU-E10-Cg58 est un bronze avec 10% d'Etain, du graphite et une masse volumique de 58g/cm3
6. FU-Z20-Pb1-74 est un laiton (alliage cuivre-zinc) avec 20% de Zinc, 1% de plomb et une masse volumique de 7,4g/cm3

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