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Thèse soutenue

Étude de la fissuration différée par relaxation d'un acier inoxydable austénitique stabilisé au titane

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Auteur / Autrice : Magali Chabaud Reytier
Direction : André Pineau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et techniques
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : ENSMP

Résumé

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L'acier austénitique stabilisé au titane AISI 321 (z6 cnt 18-10) est utilisé pour sa tenue à la corrosion intergranulaire, associée à de bonnes caractéristiques mécaniques à chaud. Cependant, après fonctionnement à des températures supérieures à 450ʿ C, certaines liaisons soudées ont présenté des fissures intergranulaires dans la zone affectée thermiquement (ZAT). Différents travaux et expertises attribuent ces défauts à l'écrouissage des grains de la ZAT mais aussi à la précipitation en service de très fins carbures de titane. L'objet de ce travail de thèse est de mieux appréhender le mécanisme impliqué et d'aboutir à une modélisation permettant une approche quantitative du risque de fissuration dans une liaison soudée en acier 321. Pour cela, des ZAT sont simulées par différents traitements thermo-mécaniques en vue de s'affranchir du gradient de microstructure observe en ZAT réelle. Puis, on étudie l'influence des paramètres de la simulation (écrouissage, vieillissement) sur la cinétique de précipitation de ces carbures de titane, sur le comportement en traction et en fluage de cet acier, ainsi que sur sa sensibilité à la fissuration en relaxation. On montre que l'écrouissage est le paramètre prépondérant dans le mécanisme de fissuration mais que le vieillissement statique ne favorise pas l'amorçage du défaut bien qu'il provoque la précipitation des carbures de titane. Le rôle de cette précipitation est alors discute. Enfin, à partir de ZAT simulées sensibles à la fissuration en relaxation, un modèle d'endommagement de fluage est identifié par une approche locale de la rupture. Pour cela, des essais de fluage sont réalisés sur éprouvettes axisymétriques entaillées et les mesures de dommage obtenues sont associées aux champs mécaniques locaux calcules par éléments finis. On montre que le modèle ainsi identifié donne de bons résultats pour estimer l'amorçage du défaut en relaxation sur éprouvette CT, ainsi qu'en fluage sur un tube entaillé sollicité en torsion.