Propagation de fissure à haute température dans un acier inoxydable austénitique
par Jean-Paul Polvora
Thèse de doctorat en Sciences et Génie de Matériaux
Sous la direction de Roland Piques.
Soutenue en 1998
à l'ENSMP .
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Résumé
Cette étude porte sur la propagation de fissure à 650°c dans un acier inoxydable austénitique de nuance z2 cnd 17-12. Elle est basée sur travail un expérimental (37 essais) qui concerne, tout d'abord, des éprouvettes de type ct sollicitées à 650°c en fatigue, fluage, fatigue-fluage en force imposée. Ensuite, des tubes fissures avec entaille circonférentielle interne sollicités en flexion 4 points à déplacement imposé. En utilisant les outils de la mécanique de la rupture (paramètres k, j et c*) et dans le cadre d'une approche globale de la propagation, il s'agit ici de rechercher une méthodologie de calcul permettant de prévoir l’évolution d'une fissure. Les observations microscopiques ont permis d'identifier des faciès de rupture transgranulaire ou mixte en fatigue et essentiellement intergranulaire en fatigue-fluage et fluage. En fatigue continue, la loi de paris du matériau à 650°c relie la vitesse de fissuration à la variation du facteur d’intensité des contraintes. En fluage pur sur éprouvette ct, la vitesse de propagation suit une corrélation qui la lie à l’évolution du paramètre c* qui peut être estimé expérimentalement, numériquement et analytiquement. Les essais de fatigue-fluage avec temps de maintien compris entre 1/2h et 48h ont mis en évidence une accélération sur la vitesse de fissuration par rapport à la loi de Paris obtenue en fatigue continue. Pour t#m 5h, la vitesse diminue puis augmente à nouveau et suit une pente globalement plus raide que la loi de Paris du matériau. Ces effets, associés aux observations microscopiques, traduisent l'influence des mécanismes de déformation et de la loi de comportement de fluage sur la cinétique de fissuration. La modélisation des ces essais à partir d'un modèle de sommation des vitesses de fatigue et de fluage fourni des résultats satisfaisants quand le paramètre c* est évalué à partir de l'estimation simplifiée c*#s. Pour cela, l’évolution de l'endommagement de fluage au cours de l'essai doit être prise en compte dans le calcul des paramètres et dans leur intégration.
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Titre traduit
Crack propagation at high temperature in an austenitic stainless steel
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