Etude de la propagation de fissure de l'acier à outil X38CrMoV5 à la température ambiante et à 600°C dans le cas des éprouvettes de dimensions

Investigation of crack propagation in X38CrMoV5 tool steel at room temperature and 600°C on small scale specimens

• Auteur / Autrice : Sayyid Masoodur Rahman Shah
• Direction : Farhad Rézaï-Aria, Catherine Mabru
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique. Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acier -- Fatigue

Matériaux -- Fatigue

Mots clés libres

Propagation de fissure

Fatigue

Aciers à outil

Ctod

Corrélation d'images

Intégrale J

Facteur d'intensité de contrainte

Rupture

Résumé

Les outillages de mise en forme à chaud, sont soumis à des chargements thermomécaniques sévères, qui endommagent leur surface. Une nouvelle méthode de caractérisation de l'endommagement par fatigue est proposée. Des éprouvettes de dimensions réduites, représentatives de la surface, ont été utilisées. Les essais de propagation de fissure en fatigue sur l'acier à outil X38CrMoV5 traité à 47 HRC sont réalisés à la température ambiante et à 600°C. Les effets de l'épaisseur de l'éprouvette, du rapport de charge et de la température ont été étudiés. Différents paramètres de propagation de fissure ont été établis à l'aide de la simulation numérique. Une méthode de mesure de l'ouverture en fond de fissure, utilisant une caméra numérique et un microscope à longue portée, a été développée. Les images acquises sont ensuite traitées par corrélation d'images pour mesurer l'ouverture de fissure. Un modèle de propagation de fissure basé sur l'ouverture en fond de fissure a été développé.

Forging and high pressure die casting processes impose heavy mechanical loads on die materials and tools damaging their surface during production. This study proposes a novel method of characterisation of the surface damage of tool steels using thin specimens. Fatigue crack propagation experiments are carried out on the tool steel X38CrMoV5 at ambient temperature as well as at 600°C. The effect of specimen thickness, load ratio and temperature on the fatigue crack propagation is studied. Different fatigue crack propagation parameters are established using numerical simulations. A method of crack tip opening displacement measurement is developed. This method is based on image acquisition with the help of a digital camera and a long distance microscope followed by an image correlation procedure, to measure the crack opening displacements. A fatigue crack propagation model based on crack opening displacement is developed and compared with traditional propagation models.