Academic literature on the topic 'Acier inoxydable austénitique'

Ce travail traite des problemes d'adhesion dans des assemblages polymere/metal. Le systeme considere est un sandwich realise par collage de deux toles d'acier inoxydable (aisi 304) au moyen d'un polymere eva (polyethylene vinyle acetate). L'adherence du systeme est evaluee au moyen d'un test de pelage en t. L'etat chimique des surfaces metalliques apres divers traitements (degraissage, decapage chimique, oxydation thermique, anodisation) et celui des surfaces mises a nu apres rupture des assemblages sont caracterises a l'aide de differentes techniques d'analyse de surface (xps, iss, leeixs,. . . ). Les principaux resultats obtenus montrent: que le niveau d'adherence est tributaire a la fois de la nature physico-chimique de la surface des substrats traites et de la concentration des especes polaires presentes dans les polymeres utilises; qu'un film residuel (epaisseur <a 5 nm) de polymere est toujours present a la surface du metal apres delamination des eprouvettes. Les variations des energies du pelage mesurees dependent donc des proprietes de la couche de polymere modifiee (interphase) par la nature physico-chimique de la surface du metal traite. Une autre approche originale basee sur l'utilisation de la spectrometrie d'impedance electrochimique a permis de mettre en evidence des phenomenes de relaxation dans le polymere et d'etudier les effets du vieillissement en milieu humide des assemblages colles. Cette demarche a conduit a separer les contributions respectives de la diffusion interfaciale polymere/metal et de la diffusion a travers la matrice organique, le premier phenomene etant preponderant par rapport au second

L'apparition du phénomène de fissuration à chaud en cours de soudage est liée particulièrement à la composition des nuances utilisées et à l'intensité des déformations locales de retrait. L’objet de cette thèse est de mieux appréhender les mécanismes impliqués et d'aboutir à un critère thermomécanique local de fissuration à chaud. L’exemple étudié est celui d'un matériau particulièrement fissurant : un acier inoxydable stabilisé au titane (X10CrNiTi18-12, AISI 321). Deux essais de soudabilité sont considérés pour forcer l'apparition de la fissuration du matériau dans deux configurations distinctes : - le premier consiste simplement a réaliser une ligne de fusion débouchante par procédé TIG sur une tôle fine. En cas d'apparition du défaut, la fissure est longitudinale et suit l'arrière du bain de fusion. L’influence des conditions opératoires (flux de chaleur, vitesse de soudage, largeur de l'éprouvette) est étudiée. - le second est l'essai Varestraint. Il est largement utilisé pour évaluer la sensibilité d'un matériau à la fissuration à chaud. Il consiste en pratique à solliciter le matériau par pliage au cours d'une ligne de fusion par procédé TIG puis a caractériser la quantité de défauts obtenus (longueur, nombre). Différentes méthodes d'instrumentation thermique et mécanique ont été utilisées au cours de cette thèse. Les possibilités d'instrumentation locale étant limitées en raison du passage par la fusion, les résultats expérimentaux sont complétés par une simulation numérique des conditions thermomécaniques des essais à l'aide du code éléments finis ABAQUS. Dans un premier temps, pour établir la simulation thermique, une méthode inverse est mise en place de manière a optimiser le mode de dépôt d'énergie en soudage dans le calcul. Ensuite, une simulation mécanique réaliste des essais, a la fois a l'échelle de l'éprouvette et a l'échelle plus locale, dans la zone de fissuration, demande d'employer une loi de comportement adaptée dans un large domaine de température allant de l'ambiante jusqu'a la température de fusion. Pour cela, une campagne de caractérisation mécanique est réalisée en sélectionnant des valeurs de déformation et de vitesses de déformation représentatives de ce que subit le matériau durant ces essais. Les résultats obtenus proviennent d'essais mécaniques de traction, compression et traction-compression et permettent d'aboutir a l'écriture d'une loi de comportement de type élasto-viscoplastique sur une plage de température étendue jusqu'au liquidus. Une fois validée, la simulation thermomécanique permet d'interpréter les observations et les résultats d'instrumentation. La comparaison des résultats expérimentaux et numériques permet d'établir un critère thermomécanique de fissuration lors de la solidification : des seuils de déformation et de vitesses de déformation, un domaine de température, une direction de déformation principale.

Bien que l'amorçage de fissure joue un rôle important en fatigue, ses mécanismes ne sont pas encore pleinement compris. Des critères d'amorçage basés sur des mécanismes physiques de déformation plastique ont été proposés mais ne sont pas faciles à utiliser et à valider, car ils nécessitent des variables locales à l'échelle du grain. L'étude présente vise à établir un critère d'amorçage en fatigue oligocyclique, utilisable sous chargement d'amplitude variable.Le comportement mécanique de l'acier inoxydable AISI 316L étudié a été caractérisé en fatigue oligocyclique. Il a été modélisé par un schéma autocohérent utilisant une loi de plasticité cristalline basée sur l'évolution des densités de dislocations. L'endommagement de surface a été suivi pendant un essai de fatigue à l'aide d'un dispositif de microscopie optique in situ. Les fissures présentes après 2000 cycles ont été analysées et leurs caractéristiques cristallographiques calculées.Comme les grains de surface montrent une déformation plus importante à cause d'un moindre confinement par les grains voisins, il est nécessaire de définir une loi de localisation spécifique aux grains de surface. La forme proposée fait intervenir une variable d'accommodation intergranulaire, sur le modèle de la loi de localisation de Cailletaud-Pilvin. Elle a été identifiée à partir de simulations par éléments finis. L'état des contraintes et des déformations dans les grains de surface a alors été simulé. Des indicateurs d'amorçage potentiels ont ensuite été comparés sur une même base expérimentale. Deux indicateurs pertinents de l'endommagement en fatigue ont pu être obtenus.

La caractérisation électrochimique de phénomènes métastables comme la corrosion par piqûres d’un acier inoxydable en milieu chlorure est compliquée en raison de la multiplicité des processus individuels qui se déroulent simultanément sur la surface de l’alliage. Pour surmonter ces difficultés, un dispositif expérimental, la cellule à jet, a été utilisé afin d’initier une piqûre unique et la propager dans les trois dimensions spatiales. L’étude s’est focalisée sur la compréhension des processus impliqués dans la corrosion par piqûres de l’acier 316L dans une solution chlorée d’acide sulfurique.Dans un premier temps, l’évolution temporelle de la géométrie de la piqûre (profondeur, rayon) complétée par des analyses in situ par spectroscopie Raman de l’évolution de la composition de la solution présente dans la piqûre ont permis de démontrer que la vitesse de corrosion du fond de piqûre était contrôlée par la formation d’un gel mixte de complexes de sulfates et chlorures métalliques et que celle-ci était pilotée par la diffusion des cations du fond de piqûre vers l’extérieur de la piqûre. Dans un second temps, il a été démontré qu’une concentration critique en chlorures était nécessaire pour maintenir la propagation de la piqûre et que cette concentration était légèrement croissante avec la profondeur de la piqûre. A partir d’analyses statistiques réalisées sur des expériences identiques, un diagramme de zone montrant la stabilité de la piqûre en fonction de la concentration en chlorures et de profondeur de la piqûre a été proposé<br>The electrochemical characterization of metastable events such as pitting corrosion of stainless steel in chloride electrolyte remains complex because many individual processes may occur simultaneously on the alloy surface. To overcome these difficulties, an experimental setup, the flow micro-device, has been developed to achieve the initiation of a single pit and to propagate the single pit in three dimensions. In this work, we take advantage of such a device in order to revisit the pitting process on a 316L stainless steel in a chloride – sulphate bulk. In a first step, the time evolution of the pit geometry (depth, radius) and the chemical evolution of the pit solution investigated using in situ Raman spectroscopy have shown that the pit depth propagation depends on the formation of a metal chloride and sulphate gel in the pit solution, and is controlled by the metallic cations diffusion from the pit bottom to the pit mouth. The pit radius growth is defined by the initial surface depassivation, by the presence of a pit cover and by the gel development in the solution. All of these phenomena are function of applied potential and chemical composition of the solution. In a last step, it was demonstrated that a critical chloride concentration is needed in order to maintain the pit propagation. This critical concentration slightly increases with the pit depth. From statistical analysis performed on identical experiments, a zone diagram showing the pit stability as a function of the chloride concentration and the pit dimensions was built

Cette etude porte sur une soudure multipasse d'acier austenitique inoxydable au chrome-nickel-molybdene effectuee a l'arc electrique sous flux en poudre. Le travail experimental met en evidence une heterogeneite importante de microstructure et de composition chimique dans la zone fondue. L'heterogeneite existe egalement dans cette zone en ce qui concerne les proprietes mecaniques qui sont determinees par des essais de traction uniaxiale a temperature ordinaire sur des eprouvettes plates de petites dimensions orientees et sollicitees a travers et parallelement a la soudure. Les relations entre la microstructure et les proprietes mecaniques sont etudiees. Pour caracteriser l'influence de la variation des proprietes mecaniques sont etudiees. Pour caracteriser l'influence de la variation des proprietes mecaniques sur le comportement elasto-plastique de la soudure, un modele mathematique base sur la methode des elements finis est mis au point afin de calculer la distribution des contraintes et deformations dans une eprouvette composite (comportant la soudure au milieu) orientee et sollicitee transversalement par rapport a la soudure

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.

L’acier 316Nb est un acier inoxydable austénitique stabilisé au niobium présentant une excellente limite d’élasticité et une excellente résistance à la corrosion, y compris en température. Il est utilisé dans des composants réalisés par forgeage libre. Suite à deux procédés de refusion différents, deux nuances ont été étudiées : une nuance de référence ESR (electro-slag remelting) et une nuance VAR (vacuum arc remelting) avec notamment moins d’azote. Afin de durcir davantage cet acier, une limitation de la recristallisation lors du forgeage et des traitements thermiques ultérieurs est souhaitée. Nous avons donc étudié les recristallisations dynamique, post-dynamique et statique de cet acier. Nous avons montré que la recristallisation dynamique était très limitée pour cet acier dans les conditions usuelles de forgeage. Si l’on applique de très fortes déformations, la recristallisation dynamique s’effectue principalement de façon continue par fragmentation de grains. Les phénomènes prépondérants de recristallisation post-dynamique et statique dépendent fortement de l’état initial de la microstructure (dénommé préconditionnement) via notamment les teneurs en niobium, carbone et azote en solution solide dans l’austénite. Ces teneurs varient fortement avec l’histoire thermique liée au forgeage. Un modèle de diffusion, adapté aux différentes nuances, a été développé à partir de calculs thermocinétiques. Pour un préconditionnement donné, nous avons montré, via des essais de torsion et des expertises par diffraction des électrons rétrodiffusés, que les cinétiques des recristallisations post-dynamique et statique des deux nuances étaient très proches. Nous avons également montré que le mode de sollicitation n’influait pas de façon significative sur les recristallisations post-dynamique et statique en comparant des essais de torsion, de compression uniaxiale et de compression plane encastrée. Une modélisation des évolutions microstructurales indépendante du mode de sollicitation a alors pu être bâtie. Nous avons adapté et enrichi un modèle à champs moyens de recristallisation et de croissance de grains, fondé sur des distributions de densités de dislocations et de tailles de grains. Nous présentons ses avantages et ses limites ainsi que son application à une structure hétérogène (bloc forgé). Enfin, l’influence de la microstructure sur les caractéristiques mécaniques des deux nuances a été étudiée en détail par des expériences de torsion et traction séquencées ainsi que par des essais de traction réalisés dans des blocs forgés. Des corrélations quantitatives entre la microstructure et les caractéristiques mécaniques ont ainsi été établies<br>The 316Nb steel is a niobium-stabilized austenitic stainless steel with an outstanding yield stress and an outstanding corrosion resistance, even at elevated temperatures. It is used in components made by hot open-die forging. Due to two different remelting processes, two different grades have been studied : an ESR (electro-slag remelting) reference grade and a VAR (vacuum arc remelting) grade with notably less nitrogen. In order to harden this steel, we want to hinder recrystallization during forging and subsequent annealing. Therefore, we studied the dynamic, post-dynamic and static recrystallizations of this steel. We found that dynamic recrystallization was very limited for this steel in the usual forging conditions. If very large strains are applied, dynamic recrystallization progresses mainly in a continuous way by grain fragmentation. The main phenomena concerning post-dynamic and static recrystallizations strongly depend on the initial state of the microstructure (called preconditioning) through especially the niobium, the carbon and the nitrogen contents in solid solution in the austenite matrix. These contents vary a lot with the thermal history of the forging process. A diffusion model based on thermokinetic simulations has been adapted to the different grades. For a given preconditioning, torsion tests and EBSD (electron backscatter diffraction) maps showed that the recrystallization kinetics of the two grades were very close. We also found, by comparison between torsion, uniaxial compression and channel-die compression tests, that the deformation mode did not have significant effects on post-dynamic and static recrystallizations. We built a model of microstructural evolutions which did not depend on the deformation mode. We adapted and further developed a mean-field recrystallization and grain growth model based on dislocation densities and grain size distributions. Its advantages and limits along with its application to a heterogeneous structure (a forged block) are presented. Finally, we studied in depth the influence of the microstructure on the mechanical properties of the two grades thanks to sequenced torsion and traction experiments and tensile tests on forged blocks. Thus, quantitative correlations between the microstructure and the mechanical properties have been established

Analyse du rôle conjoint de l'azote et de la taille de grain sur la plasticité monotone des aciers inoxydables austénitiques. Étude pour des teneurs en azote de 0,33% a 0,235% en poids, et des tailles de grain de 30 à 300 mu m, pour différentes vitesses de déformation, dans le domaine de température de 20 a 600°C.

L'analyse de la resistance a fatigue-corrosion d'un acier inoxydable austeno-ferritique de type z3 cnd 22 05 a l'azote fait apparaitre un comportement macroscopique identique a tous les niveaux de deformation appliques. La phase austenitique, durcie par la presence d'azote, participe a la deformation a tous les niveaux, et la phase ferritique ne se deforme pas par maclage. Une etude de la phase ferritique de l'alliage bi-phase a ete entreprise et met en evidence certains parametres responsables de la deformation par maclage de ces aciers a temperature ambiante. L'analyse du comportement electrochimique (milieu nacl 30g/l, ph = 6,5) du duplex et de ses deux phases montre que la phase ferritique protege cathodiquement la phase austenitique. Mais, les resultats de fatigue-corrosion montrent que la difference de duree de vie par rapport a l'air est non negligeable. Cette difference est expliquee par un effet du milieu corrosif sur les joints de phases, et un effet de la texture morphologique de l'acier a ete souligne. L'application d'un potentiel cathodique montre un aspect de la fissuration tres different de celui etudie a pontentiel libre. Une modelisation des differents comportements a ete entreprise en tenant compte des divers potentiels appliques et des resultats obtenus sur la phase austenitique en corrosion sous contrainte.

Ce mémoire apporte des éléments d'information sur le contrôle des capacités à pression en acier inoxydable austénitique. Des critères basés sur la mesure des signaux d'émission acoustique ont permis la mise au point d'un organigramme de tri des soudures en deux classes : les saines et celles avec défauts. Le tri est basé sur la mesure : de l'amplitude, la durée et du nombre de salves. Une corrélation entre l'aire fissurée et l'amplitude est établie. L'apport de l'émission acoustique lors des épreuves de résistance apportera une meilleure information sur la présence des défauts évolutifs.