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Résumé thèse Denis Delagnes

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Comportement et tenue en fatigue isotherme d'aciers à outilsZ38 CDV 5 autour de la transition fatigue oligocyclique-endurance

 

Denis DELAGNES - 27 mars 1998.

Les matrices et les moules sont soumis à des sollicitations mécaniques et thermiques au cours de l'injection ou du forgeage, la fatigue étant une desprincipales causes de mise au rebut de ces outils. L'objectif principal a été d'étudier le comportement et l'endommagement en fatigue isotherme àdifférentes températures (200°C à 600°C) de 2 nuances (SMV3 et ADC3) d'acier martensitique revenu Z 38 CDV 5. Un total de 182 essais de fatigue a permis d'analyser les influences du niveau de sollicitation, de la température d'essai et de la dureté initiale.

L'acier Z 38 CDV 5 présente une déconsolidation cycliquecontinue caractéristique des aciers martensitiques revenus. Les amplitudes de déconsolidation sont des fonctions croissantes de l'amplitude de déformationtotale et décroissante de la température (jusqu'à 550°C) et de la dureté (entre 42 HRC et 50 HRC).

En terme de durées de vie, dans un diagramme de Manson-Coffin, les influencesde la température et de la dureté sont limitées. Par contre, dans un diagramme de Basquin, une élévation de la température ou une diminution de la duretéinduisent des pertes de durée de vie considérables (un facteur 1000 pour une diminution de 8 HRC!).

Des essais interrompus ont montré que le stade d'amorçage occupait la majeurepartie de la durée de vie pour les durées de vie proches de 105 cycles. 3 sites d'amorçage préférentiels ont été identifiés et analysés:

  • inclusions non métalliques (200°C-400°C)
  • joint de latte (200°C-400°C)
  • ancien joint de grain austénitique (500°C-600°C)

 

Les tenues en fatigue des nuances SMV3 et ADC3 qui différent par leur teneur en silicium et par leur taux d'impuretés ont été comparées. La nuance ADC3présente des durées de vie 4 fois plus élevées à 550°C aux fortes durées de vie. L'hypothèse de l'influence du silicium sur la précipitation de carburesspéciaux au cours du revenu a été avancée et vérifiée à l'aide d'observations en microscopie en transmission des carbures.

Mots-clés :
Fatigue isotherme, acier à outil martensitique, transitionoligocyclique-endurance, comportement cyclique, amorçage, carbures spéciaux, silicium, fragilité de revenu