Méthodologie d'exploitation mécanique et microstructurale d'un essai de fatigue thermique : application à l'étude du faïençage d'un acier pour outil de forge à chaud

• Auteur / Autrice : Sylvain Jean
• Direction : Christophe Levaillant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation

Propriétés mécaniques

Carbures

Fatigue thermique

Résumé

La methodologie proposee repose, d'une part sur l'utilisation de techniques de caracterisation (durete et mesure de largeur de pic) apportant des informations differentes sur l'evolution des carbures et de la structure de dislocations, d'autre part sur l'etude des evolutions apres exposition a haute temperature sans contrainte, et enfin sur l'evaluation des sollicitations mecaniques subies par le materiau et les oxydes, par calcul par elements finis et par mesure de largeur de pic et de contraintes residuelles. L'etude en statique aboutit a une formulation generale des isothermes d'evolution de durete et de largeur de pic, qui permet de proposer une interpretation des parametres d'isodurete existants en fonction des caracteristiques du processus thermiquement active apparent et de l'etat stable a l'infini. En utilisant des eprouvettes axisymetriques de trois epaisseurs differentes, nous appliquons en surface trois cycles mecaniques differents mais un meme cycle thermique. La comparaison avec les evolutions en fatigue thermique montre que l'evolution de la durete est modifiee par un changement d'energie d'activation et d'etat stable a l'infini. La mesure de largeur de pic, qui n'intervient pas sur la structure de dislocations creee par fatigue, permet d'evaluer des amplitudes de deformation plastique grace a un calage sur des essais de fatigue isotherme. Un modele d'endommagement fonde sur le comportement cyclique du materiau de base ne permettrait pas d'expliquer une partie du classement des eprouvettes en terme d'endommagement, alors qu'il existe une bonne correspondance entre les endommagements dans les oxydes, les endommagements dans le metal, et les calculs de contraintes que nous faisons dans les oxydes. Un processus de piquration seche semble important dans l'amorcage de fissures dans le metal, de sorte que l'endommagement des oxydes en compression par cloquage ou buckling est en mesure de proteger le metal.