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Résume thèse Denis Delagnes Version 2

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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.

Enjeux :
Les moules et matrices en acier sont soumis à des sollicitations mécaniques etthermiques sévères par exemple au cours de l'injection sous pression ou du forgeage. La durée de vie limitée de ces outils a une incidence économiqueconsidérable puisque le coût de l'outillage intervient pour 10 à 15% dans le coût de fabrication des pièces. Bien que les compositions et les traitementsthermiques des aciers à outils soient partiellement figées depuis quelques décennies, les mécanismes de comportement et d'endommagement cyclique sontencore mal connus et par conséquent leur durée de vie n'est pas toujours maîtrisée.

Situation du sujet :
La société AUBERT & DUVAL a proposé l'étude en fatigue de deux nuances del'acier Z 38 CDV 5 : les nuances SMV3 et ADC3. Les premières expertises font état d'un gain en durée de vie conséquent pour la nuanceADC3. L'objectif est de mener une étude comparative autour de 105 cycles de façon à mettre en évidence des différences du point de vue du comportement etde l'endommagement cycliques ainsi que de développer des interprétations de ces différences. Les deux nuances se différencient par leur teneur en siliciumet en impuretés (P, As, Sb, Sn) plus faible pour la nuance ADC3.

Résultats :
Nous avons mis en évidence la déconsolidation cyclique continue de l'acierZ 38 CDV 5. Pour les faibles durées de vie, les déconsolidations atteignent 25% de l'amplitude de contrainte au premier cycle.Elles doivent donc être prises en compte lors d'un calcul de dimensionnement d'un outillage fortement sollicité. De plus, la corrélation entre une mesurede dureté relevée à température ambiante et une température de fonctionnement d'un outillage lors d'une expertise n'est pas une entreprise triviale. Nonseulement une perte de dureté constatée à froid ne témoigne pas de sa valeur à température de fonctionnement, mais elle englobe l'adoucissement d'originethermique et mécanique. Un adoucissement relevé sur un outillage n'est donc pas synonyme de "surchauffe", mais peut être dû à une plastification cyclique.

Les influences de la température d'essai, du niveau de dureté initial, d'untraitement de fragilisation et de la teneur en silicium sur le comportement cyclique et les durées de vie sont quantifiées et discutées.

Les durées de vie des nuances SMV3 et ADC3 ont été comparées. A amplitude decontrainte et niveau de dureté initiale identiques, la nuance ADC3 présente des durées de vie 2 à 4 fois supérieures à celles de la nuance SMV3 autour de 550°C. L'interprétation proposée est un retard de la 4ème étape (précipitation des carbures spéciaux) du revenu pour la nuance ADC3. L'analyse en microscopieen transmission de la taille des carbures spéciaux extraits de la matrice après sollicitation témoigne d'un survieillissement de la nuance SMV3cohérente avec l'interprétation proposée.

Applications et/ou mots clés :
Aciéristes, forgerons, moulistes, industrie automobile.