Academic literature on the topic 'Acier inoxydable biphasé'

L’objectif de ce travail est double : d’une part mettre au point un dispositif de microscopie in situ qui permette de faire des observations de l’endommagement de surface en fatigue d’une éprouvette standard en acier duplex, à l'échelle de la microstructure, en cours d’essais ; d’autre part acquérir régulièrement des images durant le cyclage, afin d'analyser l'endommagement grâce aux champs cinématiques calculés par corrélation d’images numériques (CIN). Des observations de surface permettent d’identifier et de suivre le développement et la localisation de la déformation plastique cyclique, d’identifier les sites d’amorçage des microfissures et de suivre la propagation des microfissures en surface. Ces observations, associées à des analyses EBSD, permettent d’identifier les systèmes de glissement activés dans chaque phase. Des mesures de relief de surface par profilométrie interférométrique permettent de caractériser la morphologie des marques de glissement apparues en surface. La texture de niveaux de gris de l’image, nécessaire à la CIN, est obtenue par attaque électrochimique. Les champs mesurés mettent en évidence les hétérogénéités de déformations à l’échelle des grains, le niveau des déformations plastiques cumulées et leur dispersion, dans chacune des phases. Ils permettent par ailleurs de détecter les sites probables d’amorçage des microfissures, bien avant leur observation. L'étude montre la complémentarité des diverses techniques utilisées, et en particulier l'intérêt des mesures de champs à l'échelle de la microstructure, vis-à-vis de la compréhension de l'endommagement en fatigue plastique oligocyclique dans le matériau biphasé qu'est l'acier duplex
The aim of this work is firstly to develop an in-situ microscopy device to perform surface damage observations at the microstructural scale on standard duplex stainless steel fatigue specimen during low-cycle fatigue tests, and secondly, to acquire digital images regularly during cycling to analyse damage thanks to kinematical fields calculated by digital image correlation (DIC) technique. Surface observations allow to identify and to follow development and localisation of cyclic plastic strain, to identify microcrack initiation sites, and to follow propagation of these cracks at the surface. These observations combined with EBSD analysis enable to identify activated slip systems in each phase. The relief measurements by interferometric profiler allow to characterise the morphology of the slip markings appeared at the surface. The random surface texture necessary to DIC is obtained by a lightly electrochemically etching of the specimen. Fields measured highlight strain heterogeneities at grain scale, cumulated plastic strain levels and their dispersions in each phase. They allow also to detect the probable microcrack initiation sites, very before their observation. The study shows the complementarity of the various techniques used, in particular the interest of field measurements at the microstructural scale, towards the understanding of low-cycle fatigue damage in a two-phased material such as a duplex stainless steel

Jusqu’ici, la modélisation du comportement mécanique d’un acier inoxydable duplex n’a été entreprise qu’à l’aide de modèles phénoménologiques qui ne prennent pas en compte le caractère biphasé du matériau, et polycristallin de chaque phase. De plus, l’identification des paramètres matériau nécessite une large base d’essais. Ceci a motivé le développement d’un modèle muti-échelles polycristallin biphasé. Deux modèles de la littérature sont étendus à l’acier duplex. Les comportements des grains austénitiques et ferritiques sont décrits via des lois de plasticité cristallines. L’identification des paramètres matériau ne demande que deux essais mécaniques simples et des données de la littérature. Les modèles proposés rendent bien compte des premières boucles d’hystérésis d’essais de traction-compression/torsion non-proportionnels et de l’évolution des surfaces de plasticité. Puis, l’adoucissement cyclique a été expliqué à partir d’analyses au microscope électronique à transmission. Celles-ci ont montré que les deux phases participent à l’adoucissement cyclique. Cependant, dans une première approche, seul le réarrangement des dislocations en zones dures et molles dans les grains ferritiques a été modélisé. Les résultats montrent que le nouveau modèle prédit bien le durcissement et l’adoucissement cyclique, et les boucles d’hytérésis au cycle stabilisé. Enfin, les champs cinématiques issus d’un calcul de microstructure ont été comparés à ceux mesurés. Une bonne concordance est observée suite à un trajet de traction monotone, l’écart est plus important pour un trajet de traction-compression
Until now, the plastic behaviour of an austenitic-ferritic stainless steel (DSS) has been modelled using phenomenological models. Unfortunately, these models do not take into account the biphased character of the material, and the polycrystalline character of each phase. Furthermore, a large experimental data base is necessary in order to identify model parameters. These results motivated the development of a biphased polycrystalline model. Two models are used and extended in order to take into account both polycrystalline phases. A single crystal law describes each austenitic and ferritic phase. Model parameter identification needs only two simple tests and literature results. Both models predict correctly the first hysteresis loops for a tension-compression/torsion test and the yield surface evolution. Then, the cyclic softening is explained from transmission electronic microscopy analyses. It is observed that both phases contribute to cyclic softening. However, in a first approach, only the rearrangement of dislocations in hard and soft zones in ferritic grains is modelled. The results show that the new model predicts well cyclic hardening and softening and the stabilized hysteresis loops for uniaxial and biaxial non-proportional cyclic loading. Finally, kinematic fields obtained by a microstructure computation are compared to the experimental ones. After a monotonic tension test, a good agreement is obtained between simulated and experimental kinematic fields, which is not the case after a tension-compression test

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

Cette thèse comporte deux facettes: la première partie concerne les transformations de phases à l'état solide dans des alliages modèles Fe-Cr et dans une nuance industrielle d'acier inoxydable (F12N). Le deuxième volet de ce travail est dédié à l'étude et à la modélisation du comportement mécanique et de l'endommagement de l'alliage F12N pour deux microstructures types. La partie « transformations de phases» est essentiellement expérimentale et a permis de rationaliser les conditions d'apparition de la transformation massive et ses conséquences sur les microstructures. La partie « comportement mécanique» a permis d'une part de mettre au point un essai de déchirure à chaud très discriminant, et d'autre part de développer un modèle d'endommagement à chaud permettant de rationaliser l'influence de la morphologie et de la teneur en ferrite sur la ductilité à chaud à différents niveaux de triaxialité
This thesis presents two sections: the first section deals with the solid state phase transformations in Fe-Cr model alloys and in the F12N industrial stainless steel. The second section constitutes a study and a modelling of the mechanical behaviour and damage of two different microstructures of the F12N alloy. The section "phase transformations" is mainly experimental and leads to a rationalization of the conditions of occurrence of the massive transformation and its consequences on the microstructures. The part "mechanical behaviour" relates mainly to the damage. Ln this part, first, a very discriminant new high temperature tearing test was developed, and a modelling of the high temperature ductile damage was proposed. This da mage model made it possible to rationalize the effects of ferrite fraction and morphology on hot ductility at various levels of stress triaxiality