Contribution à l'étude de l'endommagement par fatigue d'alliages biphasés : fatigue-torsion oligocyclique d'un acier inoxydable duplex

Contribution to the fatigue deformation study on the two-phase alloys : oligocyclic-torsion of a duplex stainless steel

• Auteur / Autrice : Yun Xu
• Direction : Jacques Stolarz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Jean Monnet (Saint-Étienne ; 1969-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Torsion (mécanique)

Acier inoxydable -- Fatigue

Acier inoxydable

Résumé

L'objectif de l'étude est de comprendre les mécanismes d'endommagement cyclique en fatigue-torsion. Les matériaux choisis dans cette étude ont été abondamment étudiés en fatigue uniaxiale, des comparaisons entre les résultats obtenus avec ces deux modes de sollicitation ont été effectués. Dans les aciers monophasés et , un nouveau de fissuration a été observé. La fissuration suivant l'axe de l'éprouvette a plutôt un effet bénéfique, et peut induire souvent une rupture très progressive. En ce qui concerne les mécanismes de propagation en volume, des observations du front des fissures ont été réalisées lors de cette étude, les résultats montrent que la coalescence en surface n'accélère pas l'endommagement. Dans l'acier duplex vieilli à 475°C pendant 200h, l'attention a été portée sur le rôle des phases individuelles dans l'endommagement. A faible niveau de déformation, la plupart de fissures sont amorcées dans les grains de la phase , et la fraction des fissures qui sont parties des grains de la phase augmente à mesure de l'augmentation de l'amplitude de déformation imposée. A la base de ces résultats, nous avons apporté une amélioration sur le modèle de barrière proposé par Jacques. STOLARZ. La fragilité de l'acier duplex vieilli induit une ‘instabilité' au niveau de la symétrie des contraintes maximales dans les deux sens de déformation. Une asymétrie évidente peut se produire dans certaines conditions, telles que l'arrêt temporaire, ou l'interruption et reprise du cyclage. D'après nos résultats, une contrainte moyenne non nulle peut améliorer la durée de vie en fatigue-torsion.

The aim of the research is to include/understand the cyclic damage mechanisms in fatigue-torsion. The materials chosen in this work were thoroughly analysed in uniaxial fatigue tests and the comparisons between the results obtained with these two modes of request are herein included. In the single-phase steels and , a new core cracking was observed. Cracking along the the test-material axis has a beneficial effect and can often induce a rather astoundingly fast progressive rupture. With regard to the mechanisms of propagation in volume, observations of the face of the cracks were equally carried out and the results show that coalescence on the surface does not accelerate the damage. In the aged duplex steel at 475°C during 200h, our investigation was focused on the role of each of the individual phases present throughout the deformation process. At low level deformation, the majority of the cracks started in the grains of the -phase and, the fraction of the cracks which makes however part in the -grains, increases with the increase in the amplitude of subsequently imposed deformation. Our published results were an upgrading on the already existent barrier model, originally proposed by Jacques STOLARZ. The brittleness of the aged duplex steel provokes an instability on the symmetry level of the of the maximum constraints in the two deformation directions. An obvious asymmetry can occur under certain conditions, such as the temporary halt, or the interruption and resumption of cycling. According to our observations, a non-null average constraint can improve the lifespan in fatigue-torsion.