Analyses multi-échelles du comportement et la durée de vie d’aciers inoxydables 304L sous sollicitations cycliques avec pré-écrouissage

Multi-scale analysis of behavior and fatigue life of 304L stainless under cyclic loading with pre-hardening

• Auteur / Autrice : Adel Belattar
• Direction : Lakhdar Taleb, Clément Keller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 11/02/2013
• Etablissement(s) : Rouen, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Georges Cailletaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed El Amine Belouchrani, Said Taheri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Aubin, Ludovic Vincent

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acier inoxydable austénitique

Acier inoxydable austénitique

Mots clés libres

Acier inoxydable 304 L

Pré-écrouissage

Courbe cyclique

Chargement non proprotionnel

Écrouissage cinématique

Écrouissage isotrope

Structure de dislocation

304L stainless steel

Prehardening

Cyclic curve

Non proportional loading

Kinematic cyclic hardening

Isotropic cyclic hardening

Microstructures

Résumé

Le travail s’intéresse aux effets d’un pré-écrouissage cyclique axial ou en torsion sur le comportement cyclique et la durée de vie en fatigue sous sollicitation axiale à température ambiante d’un acier inoxydable austénitique 304L. Les essais cycliques séquentiels à amplitude de déformation croissante ou décroissante montrent que la courbe cyclique du 304L est non-unique. Cette caractéristique est liée à la persistance de l’état microstructural généré pendant les cycles d’amplitude de déformation maximale de la première séquence. En augmentant le nombre des séquences, l’acier 304L montre une tendance vers une courbe cyclique asymptotique, l’écrouissage semble se stabiliser. Des essais de fatigue sous chargement axial ont été réalisés sur des éprouvettes vierges ou pré-écrouies en traction-compression ou en torsion. Les durées de vie ont été sensiblement réduites pour les éprouvettes pré-écrouies. Ce phénomène est lié à la formation de structures de dislocations denses héritées de la phase de pré-écrouissage. Cependant, l’augmentation de l’amplitude de déformation en fatigue réduit l’effet du pré-écrouissage.

This study investigates the effects of loading history on the cyclic stress-strain curve and fatigue behavior of 304L stainless steel at room temperature. Tension-compression tests were performed ont the same specimen under controlled strain, using several loading sequences of increasing or decreasing amplitude. The results showed that fatigue life is significantly reduced by the previous loading history. A previously developed method for determining the effect of prehardening was evaluated. Microstructural analyses were also performed; the microstructures after preloading and their evolution during the fatigue cycles were characterized by TEM. The results of these analyses improve our understanding of the macroscopic properties of 304L stainless steel and can help us identify the causes of failure and lifetime reduction.