Étude par nano-indentation monotonique et cyclique des mécanismes de déformation d’un acier inoxydable métastable

Deformation mechanisms of metastable stainless steels accessed locally by monotonic and cyclic nanoindentation

• Auteur / Autrice : Ina Sapezanskaia
• Direction : Antonio Manuel Mateo García, Abdelkrim Redjaïmia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 21/07/2016
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Universitat politècnica de Catalunya - BarcelonaTech
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean Lamour (Nancy ; Vandoeuvre-lès-Nancy ; Metz) - Institut Jean Lamour / IJL
• Jury : Président / Présidente : Christian Motz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Motz, Jean-Bernard Vogt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Nanoindentation

Déformations (mécanique)

Acier inoxydable austénitique

Mots clés libres

Aciers austénitiques métastables

Transformation de phase

Nano-Indentation cyclique

Mécanismes de déformation plastique

Microscopie électronique en transmission (MET)

Sonde ionique focalisée (FIB)

Microscope ionique à balayage (SIM)

Anisotropie cristalline

Taille de grain

Transfert de plasticité

Metastable austenitic stainless steels

Phase transformation

Cyclic nanoindentation

Plastic deformation mechanisms

Transmission electron microscopy (TEM)

Focused ion beam (FIB)

Scanning ion microscopy (SIM)

Crystalline anisotropy

Grain size

Plasticity transmission

Résumé

Les aciers inoxydables austénitiques métastables sont le siège de différents mécanismes de déformation qui sont à l'origine des propriétés mécaniques qui distinguent ce type d’alliages. Cependant, ces dernières, dépendant de la microstructure locale, sont fortement anisotropes. Par ailleurs, la déformation d'un échantillon massif serait différente de celle obtenue en surface. De ce fait, une étude détaillée trouve tout son intérêt. Le présent travail vise donc à identifier les principaux mécanismes de déformation et de leur évolution progressive, en se basant sur une déformation contrôlée de grains austénitiques individuels par des tests mécaniques de nanoindentation monotoniques et cycliques. Les courbes correspondantes au chargement-déchargement révèlent des informations détaillées sur les propriétés mécaniques sous-jacentes qui pourraient être liées à une étude complète de la structure de déformation en surface et en volume par différentes techniques de caractérisation à une échelle très fine. La déformation en fonction du temps, les phénomènes de transformation de phase réversible sous charge, l'anisotropie cristalline, l'influences de la taille des grains, la transmission de la plasticité et la tenue en fatigue ont été mis en évidence et étudiés

Metastable austenitic stainless steels feature an abundance of different deformation mechanisms, which contribute to the distinguished mechanical properties of these alloys. However, these properties are known to depend on the local microstructure and also are highly anisotropic. Furthermore, deformation is expected to be different for the bulk and the surface of a sample. In this sense, a discrete study is not trivial. The present work aims at investigation of the main deformation mechanisms and their gradual evolution, by employing controlled deformation of individual austenite grains via monotonic and cyclic nanoindentation. The corresponding loading–unloading curves have given extensive information about underlying mechanical properties, which could be related to an exhaustive reconstruction of the deformation substructure, both in surface and bulk, by different small scale characterization techniques. Amongst others, features such as time-dependent deformation, reversible phase transformation under load, crystalline anisotropy and grain size influences, besides plasticity transmission and fatigue behavior have been found and analyzed