Rupture d'aciers inoxydables austéno-ferritiques moules, fragilises par vieillissement à 350-400c : aspects microstructuraux - simulation numérique de la dispersion et des effets d’échelle

Ductile fracture of cast duplex stainless steels, embrittled at 350-400c : microstructural aspects - numerical simulation of experimental scatter and scale effects

• Auteur / Autrice : Lydia Devillers-Guerville
• Direction : André Pineau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : ENSMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux poreux

Ferrites (matériaux magnétiques)

Acier inoxydable

Résumé

L'étude porte sur la rupture ductile à bas niveau d’énergie de plusieurs aciers austéno-ferritiques obtenus par moulage statique ou par centrifugation, de classe cf8m (z3cnd19-10m), contenant entre 14 et 32% de ferrite. Ces matériaux ont été fragilisés par différents vieillissements thermiques accélérés à 350 ou 400c. La caractérisation mécanique a été faite à 20 ou 320c selon les matériaux, en traction sur éprouvettes axisymétriques lisses et entaillées, en compression uniaxiale sur des pions cylindriques, en ténacité sur éprouvettes ct. Des essais de résilience et de flexion 3 points lente ont été réalisés sur éprouvettes charpy, ce qui a permis de mettre en évidence le faible rôle de la vitesse de déformation sur les résultats. La faible taille des éprouvettes de laboratoire devant les dimensions caractéristiques de la microstructure de ces matériaux moules à gros grains conduit à une importante dispersion expérimentale. Les effets d’échelle qui en découlent portent principalement sur les valeurs caractérisant l’amorçage de la fissure. La structure de solidification des grains ferritiques primaires joue surtout un rôle sur les propriétés en propagation. Par ailleurs, le rôle de la température d'essai sur la transition cisaillement clivage des modes d'endommagement et de rupture de la ferrite a été mis en évidence. La simulation numérique de la rupture des aciers austéno-ferritiques a été effectuée à l'aide d'un modèle de comportement des milieux poreux nécessitant uniquement la connaissance de deux paramètres matériaux. La prise en compte les hétérogénéités d'endommagement liées à l'apparition en amas des fissures de clivage dans la ferrite vieillie a permis de simuler les dispersions expérimentales, ainsi que les effets d’échelle. Les calculs sont restés bi-dimensionnels, mais ils permettent de retrouver l'ensemble des résultats expérimentaux, jusqu'aux valeurs de ténacité sur éprouvettes fissurées ct.