L'objet de ce rapport est l'étude de l'influence d'une variation de température sur le comportement mécanique d'un acier inoxydable austénitique 17-12 sph. On y présente deux types d'expériences: d'une part des essais de traction, de traction compression et de traction compression torsion pour lesquelles la température évolue par paliers; d'autre part des essais ou sollicitations mécaniques et thermiques évoluent simultanément. On montre que le matériau présente un durcissement supplémentaire lie a l'histoire de la température au cours des sollicitations cycliques uni et biaxees. L'alliage mémorise la valeur maximale de la contrainte cyclique, atteinte dans l'intervalle de température ou la dérive de la contrainte cyclique (en fonction de la température) est positive. On constate que l'effet d'histoire de la température est lie a la présence du pic d'écrouissage sur la courbe /2=f(t). La thèse proposée est que la nature physique du phénomène de mémorisation de la température est a mettre en relation avec les mécanismes d'écrouissages associes au maximum déjà cite. D'un point de vue de la modélisation, le formalisme thermodynamique a permis d'intégrer les termes en t dans les équations constitutives du modèle viscoplastique unifie développe au lmarc. On a postule l'existence d'une température fictive t* dont la formulation mathématique prend en compte les différentes propriétés expérimentales du comportement irréversible. En dernier lieu, le modèle dans sa version anisotherme est valide par une confrontation avec les résultats expérimentaux

LE BUT DU PRESENT TRAVAIL EST L'ETUDE EXPERIMENTALE ET LA MODELISATION DU COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE DE DEUX ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES, A SAVOIR: L'ACIER AU MANGANESE DU TYPE AMCR 0033 ET L'ACIER AU NICKEL DU TYPE 316L (17-12 SPH). CE TRAVAIL A ETE REALISE AUX TEMPERATURES INTERMEDIAIRES, 20T750#OC ET POUR DIFFERENTS TYPES DE SOLLICITATIONS. TRACTION MONOTONE, TRACTION AVEC DECHARGE TOTALE ET PARTIELLE DE L'EPROUVETTE, TRACTION-COMPRESSION, RELAXATION, FLUAGE MONOTONE SOUS SOLLICITATION UNIAXEE ET BIAXEE DE TRACTION-TORSION, FLUAGE AVEC VARIATIONS DE CONTRAINTES (INCREMENTS OU DECREMENTS) ET ENFIN ROCHET 2D DE TRACTION-TORSION. CES DIFFERENTS ESSAIS SONT NECESSAIRES POUR COMPRENDRE ET MODELISER LE COMPORTEMENT DE CES ACIERS SOUVENT COMPLEXES PAR LA DIVERSITE DES PHENOMENES RENCONTRES. NOUS NOUS PROPOSONS DONC DE MONTRER, QUALITATIVEMENT ET QUANTITATIVEMENT LES IMPLICATIONS DES DIFFERENTES OBSERVATIONS POUR LA FORMULATION ANISOTHERME D'UN MODELE VISCOPLASTIQUE UNIFIE A VARIABLES INTERNES DONT LA STRUCTURE A DEJA ETE ETABLIE. EN PARTICULIER, ON IDENTIFIE DES MECANISMES D'INTERACTIONS DISLOCATIONS-DEFAUTS PONCTUELS SUR LE DOMAINE DES TEMPERATURES ETUDIEES. EN DERNIER LIEU, ON PRESENTE QUELQUES SIMULATIONS NUMERIQUES OBTENUES A L'AIDE DU MODELE POUR DIFFERENTES ISOTHERMES COMPRISES ENTRE 20 ET 700#OC, DU MOINS DANS LE CAS DU 17-12 SPH

Le principal objet de ce travail de thèse est de proposer une modélisation mécanique du comportement cyclique de l'acier inoxydable austénitique AISI 316 L(N) à hautes températures (550-900K). Dans ce domaine, de nombreux phénomènes liés au vieillissement dynamique (DSA) et à la formation de structures de dislocation dipolaire apparaissent. Des essais isothermes et anisothermes en fatigue uni-axiale ont été conduits afin de vérifier certains points concernant les effets de la température sur le comportement mécanique. L'étude des boucles de chargement et l'observation des structures de dislocations ont permis d'établir la présence de deux régimes de DSA lors d'essais isothermes. L'effet de mémorisation d'une sollicitation à haute température est mis en évidence lors de séquences de température particulières. Il est montré que l'augmentation de l'amplitude de contrainte lors d'un passage à "haute température" est liée au second régime de DSA, c'est à dire à l'augmentation des efforts à courte distance agissant sur les jonctions entre dislocations (ségrégation du Cr), ainsi qu'à l'absence de restauration des structures dipolaires à basse température. A partir de l'analyse expérimentale des mécanismes de DSA et de restauration, un modèle anisotherme macroscopique est développé en considérant des variables internes physiques (densités de dislocations). Les équations d'une modélisation polycristalline sont simplifiées afin d'obtenir un modèle à deux échelles utilisable dans un code de calcul par éléments finis. Dans le domaine 550-873K, les résultats obtenus sont cohérents avec les observations macroscopiques et microscopiques d'essais en fatigue, de relaxation et de rochet 2D.

Ce travail porte sur l'étude du comportement d'un acier inoxydable (matériau passivable) en situation de tribocorrosion. L'accent a été mis sur l'effet de synergie existant entre la sollicitation mécanique et l'électrochimie du milieu, conduisant à une usure significative. Dans un premier temps, une méthodologie a été mise en place, sur une microstructure ferritique, pour quantifier cette synergie et ses deux composantes que sont l'électrochimie accélérée par l'usure (E.A.U.) et l'usure accélérée par l'électrochimie (U.A.E.). La première représente la dissolution du matériau consécutive à l'action mécanique du pion sur la surface. La seconde rend compte des modifications des propriétés mécaniques de la surface induites par l'électrochimie. Les paramètres de la sollicitation mécanique étant tout d'abord fixés, l'évolution des composantes de l'effet de synergie a été étudiée en fonction du caractère oxydant d'un milieu acide, modifié à l'aide d'un potentiostat. Un minimum d'usure, déterminé sous polarisation cathodique est considéré comme l'usure mécanique de référence. Dans le domaine passif, pour des potentiels passifs croissants, l'U.A.E. diminue suite à un épaississement de la partie oxyde du film passif, renforçant les propriétés mécaniques de la surface. A l'inverse, l'augmentation de l'E.A.U. s'explique par une intensité supérieure des réactions d'oxydation sur la surface mise à nu au cours du frottement. Ceci conduit à une usure maximale pour un potentiel passif intermédiaire. L'évolution des composantes de l'effet de synergie a ensuite été investiguée en potentiel libre sous les influences croisées de l'acidité du milieu et du temps de latence. L'E.A.U. augmente avec l'acidité en lien avec une dissolution plus prononcée mais diminue pour un temps de latence plus court suite à la diminution du couplage galvanique entre la trace d'usure partiellement repassivée et la zone cathodique. La diminution du temps de latence limite la maturation du film passif. En milieu acide, l'U.A.E. ne diminue pas car le film passif, majoritairement constitué d'oxyde, conserve son caractère abrasif. A l'inverse en milieu neutre, la proportion d'hydroxyde étant alors majoritaire, l'U.A.E. diminue. Dans un second temps, l'influence de la microstructure sur le comportement à la tribocorrosion a été mise en évidence en fonction des paramètres étudiés précédemment. Après traitement thermique, l'acier inoxydable présente une microstructure ferrito martensitique. En considérant l'usure totale, l'effet de la microstructure apparait négligeable sur la tenue à la tribocorrosion en potentiel libre, dans les conditions étudiées. Le biphasage est par contre bénéfique lorsque le frottement se déroule sous potentiels cathodiques ou passifs grâce à un transfert d'effort de la martensite à la ferrite sous-jacente. De même, l'effet délétère du film passif sur les propriétés mécaniques de la surface est réduit lorsque la microstructure comporte une phase dure (U.A.E.).

NOUS AVONS ETUDIE LE COMPORTEMENT INTRINSEQUE EN FATIGUE PLASTIQUE DE L'ACIER INOXYDABLE 316L, SOUS VIDE, ENTRE 20 ET 600C. AUX TEMPERATURES INTERMEDIAIRES (200 A 500C), LE MATERIAU PRESENTE UN GLISSEMENT PLUS PLANAIRE QU'A 20 ET 600C, DU AU VIEILLISSEMENT DYNAMIQUE ET QUI CONDUIT A: UN DURCISSEMENT CYCLIQUE SECONDAIRE ASSOCIE A LA FORMATION DE LA STRUCTURE DE DISLOCATIONS EN COTES DE VELOURS, CARACTERISEE PAR UNE REPARTITION HOMOGENE DE LA DEFORMATION PLASTIQUE; UNE AUGMENTATION DE LA DUREE DE VIE, ASSOCIEE A UNE AMELIORATION DE LA RESISTANCE A L'AMORCAGE ET A LA PROPAGATION DES FISSURES. LA DUREE DE VIE (MAXIMALE A 300C) DEPEND DE LA COMPETITION DE FACTEURS ANTAGONISTES (HOMOGENEITE, REVERSIBILITE, ET NIVEAU DE CONTRAINTE). NOUS AVONS UTILISE LES PROPRIETES DE LA STRUCTURE EN COTES DE VELOURS POUR ETUDIER LE ROLE DES DIFFERENTS FACTEURS MECANIQUES ET MICROSTRUCTURAUX DANS LES PROCESSUS D'ENDOMMAGEMENT EN FATIGUE A 20C, A FORTE ET A FAIBLE AMPLITUDE DE DEFORMATION PLASTIQUE