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Résumé thèse Karine BAVARD

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Comportement et fatigue à hautes températures d'une fonte à graphite sphéroïdal

 

Karine BAVARD - 22 juin 2004

Les fontes à graphite sphéroïdal subissent des sollicitations thermiques et mécaniques sévères et complexes tout au long de leur durée de vie en température. De tels chargements sont à l'origine d'apparition de fissures et ont ainsi un impact direct sur la fiabilité de la pièce.
L'objectif de cette étude est de mieux comprendre le comportement mécanique sous sollicitations monotones et cycliques d'une nuance de fonte à graphite sphéroïdal (ENGJS-400-12) classiquement utilisée dans le domaine de la fatigue oligocyclique pour ses applications hautes températures (collecteur d'échappement et outillage de mise en forme du verre bouteille).
Des essais de traction in-situ au MEB à l'ambiante ont montré la présence d'un endommagement se produisant par décohésion de l'interface nodule/matrice et croissance de vides. Une hétérogénéité de déformation à l'échelle des amas de nodules (échelle « mésoscopique ») a été mise en évidence par une extensométrie bimodale utilisant la technique de corrélation d'images numériques. Des observations d'oxydation in-situ ont été effectuées dans un MEB environnemental afin de proposer un mécanisme d'oxydation.
Une sensibilité au vieillissement dynamique a été mise en évidence dans le domaine 150°C-400°C par des instabilités de déformation plastique sur la courbe de traction monotone et par une sensibilité inverse de la vitesse de déformation en fatigue. Dans ce domaine de température, le matériau se durcit. A partir de 500°C, l'adoucissement ou la stabilité cyclique a été remarquée, de même qu'un comportement quasi-visqueux. Une dissymétrie de comportement, caractéristique des fontes, a été mise en évidence.
Pour exploiter au mieux les résultats en terme de durée de vie, plusieurs approches différentes (Manson-Coffin, Skelton et paramètres cumulés) ont été utilisées. Trois domaines correspondant à ceux déjà trouvés lors de l'étude du comportement monotone (25°C-500°C, 600°C-700°C et 300°C) ont été mis en évidence. Le critère cumulatif en amplitude de déformation plastique ou en énergie dissipée a permis de diminuer la dispersion des résultats. L'analyse fractographique a permis de constater une fragilité dynamique à 300°C correspondant à une transition de propagation transgranulaire/intergranulaire.

Mots clés :
Fonte à graphite sphéroïdal, fatigue oligocyclique isotherme, comportement monotone et cyclique, hautes températures, durée de vie, fractographies, traction in-situ au MEB, extensométrie bimodale, oxydation.