Amorçage

Un point important à noter réside dans le fait que dans le cadre de cette étude, on travaille sur un produit fortement corroyé. De ce fait, la microstructure ne présente pas de carbures de taille très importante, si bien qu’ils ne constituent pas des sites d’initiation de fissures. Les fissures observées lors d’essais à haute température sous air sont ainsi essentiellement dues à la fissuration intergranulaire assistée par l’oxydation. On peut s’interroger sur la détection des fissures intergranulaires qui constituent des amorces. Une limite que l’on rencontre dans le cadre de l’observation en microscopie est celle de la résolution du microscope utilisé. Par ailleurs, on peut mettre en évidence qu’en dessous d’un certain niveau de déformation de l’échantillon, on n’est pas en mesure de détecter des amorces de fissures à sa surface. Ainsi, il faut cumuler une certaine quantité de déformation avant de pouvoir détecter des amorces de fissures. Mettre en évidence l’amorçage d’une fissure à caractère intergranulaire requiert donc d’avoir une résolution d’observation suffisante et d’atteindre une contrainte critique d’ouverture des interfaces sous l’effet de la plasticité.

Sur ces considérations, on peut revisiter un graphique présenté précédemment, en définissant différents régimes d’endommagement de l’alliage selon la vitesse de déformation de l’échantillon. En effet, en prenant en compte la durée effective d’un essai de traction, donc du maintien à la température de 650°C, et en mettant en regard la distance maximale de propagation de fissure sous l’effet de la mécanique et de l’oxydation intergranulaire, c’est-à-dire dans les conditions de propagation les plus défavorables, à savoir 2 µm.s-1_{, on peut obtenir la carte illustrée par la Figure} IV-4 permettant de distinguer différents domaines dans les modes d’endommagement et de rupture de l’alliage 718 en fonction de la vitesse de déformation.

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Figure IV-4 Graphique d’évolution des indices de sensibilité linéique (cercles verts), surfacique (losanges bleus) et de l’allongement à rupture (carrés rouges) de l’alliage 718 d’étude pour des essais de traction à

650°C sous air laboratoire. Mise en évidence de différents domaines de modes d’endommagement et de rupture de l’alliage.

Les quatre domaines ainsi définis présentent des réponses différentes en termes de modes de rupture.

La zone D1 de plus faible vitesse de déformation est une zone dans laquelle on observe sur le faciès de rupture des zones de rupture à caractère intergranulaire qui présentent des étendues importantes. C’est une zone où le temps est laissé à l’oxydation intergranulaire d’agir et de piloter le mode de rupture, si bien que les défauts créés se propagent sur des grandes distances. Les indices de sensibilité à la fissuration intergranulaire fragile de l’alliage deviennent très importants. On a à la fois de nombreuses amorces de fissure à caractère intergranulaire, et des profondeurs de propagation importantes.

La zone D4 de plus forte vitesse de déformation est une zone dans laquelle on n’observe pas sur le faciès de rupture de zones à caractère intergranulaire. La rupture opère de manière totalement transgranulaire et ductile. La vitesse de déformation est trop élevée pour que l’action environnementale oxydante n’ait le temps d’opérer. De plus, à la température explorée, 650°C, on se trouve dans le domaine d’occurrence des instabilités plastiques de type PLC, ce qui contribue à augmenter encore les vitesses locales de déformation puisque la déformation tend à se localiser dans les bandes de type PLC.

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Les deux zones intermédiaires, D2 et D3, présentent quant à elles des comportements différents. Elles sont dans un domaine où des phénomènes de couplage entre mécanique et oxydation sont susceptibles d’intervenir.

La zone D2 apparaît comme une zone où les indices de sensibilité se stabilisent. L’indice surfacique est plus élevé que l’indice linéique, mettant en évidence le fait que l’on a un phénomène de propagation qui n’est pas négligeable dans ce domaine. La vitesse de déformation est suffisamment lente pour que l’endommagement généré par l’oxygène puisse accompagner la propagation de la fissure intergranulaire.

La zone D3 est caractérisée par le fait qu’elle constitue une transition entre un mode de rupture piloté par la mécanique et un mode de rupture où l’oxydation intergranulaire intervient pour accompagner l’endommagement. Ainsi, dans ce domaine, à mesure que la vitesse de déformation décroît, l’indice de sensibilité mesuré, qu’il soit linéique ou surfacique, croît rapidement. L’indice surfacique reste cependant bien inférieur à l’indice linéique, ce qui est symptomatique du fait que l’on a des amorces de fissures intergranulaires mais qu’un temps suffisant ne leur est pas laissé par les conditions d’essai pour propager de façon importante.

On peut dès lors s’intéresser à différents aspects importants autour de l’endommagement généré lors d’essais présentant des vitesses de déformation dans ces domaines de vitesse. Si l’observation du faciès de rupture constitue une approche incontournable dans la détermination du mode de rupture et des indices de sensibilité associés, l’observation des parties latérales de la zone utile fournit des éléments d’information pertinents à prendre en compte dans l’interprétation des mécanismes opérant et présidant à la rupture des éprouvettes.

En particulier, la comparaison du phénomène de fissuration intergranulaire intervenant loin du faciès de rupture et proche de la striction fournit des renseignements intéressants dans le but de comprendre comment se développe l’endommagement qui génère la rupture finale. On peut par exemple mettre en évidence à proximité du faciès de rupture une multiplication de fissures ouvertes, tel que l’illustre le cliché de la Figure IV-5(a). C’est une zone, où, lorsqu’on observe plus en détail, la décohésion des joints de grains sous l’effet couplé de la mécanique et de l’oxydation est importante, tel que l’illustre le cliché de la Figure IV-5(b). Si on compare l’endommagement vu depuis la surface intervenant dans la zone de striction à celui observable loin de la zone de striction, représenté par le cliché de la Figure IV-5(c), on se rend compte que la différence essentielle réside dans l’ouverture des fissures : en effet, même en dehors de la zone de striction, on peut mettre en évidence l’existence de nombreux joints de grains endommagés par le couplage contrainte oxydation. Cette observation indique que l’endommagement du joint de grain intervient de manière assez généralisée, c'est-à-dire qu’un grand nombre de joints de grains tendent à s’ouvrir, mais il semble que ce ne soit qu’au moment de la striction que l’endommagement catastrophique intervienne.

- 166 - (a)

(b) (c)

Figure IV-5 Zone du fût d’une éprouvette de traction testée à 650°C / 10-3_s-1 _{à proximité du faciès de rupture} mettant en évidence l’ouverture de multiples joints de grains (a). Zoom sur la partie de l’éprouvette à proximité du faciès de rupture (< 1mm) (b). Zoom sur une zone à une distance de 5mm du faciès de rupture

(c).