b. Cas du grippage modéré

 AISI660

Figure 14 : Figures de pôle inverse superposées à la qualité d’image représentant l’évolution de la microstructure avant

essai (A660-NT-AE et A660-K33-AE) et après essai à 350 MPa (A660-NT-350 et A660-K33-350)

150

L’essai de grippage induit une désorientation plus marquée pour l’A660-NT-350 que pour le

Nit-NT-350, avec des profondeurs affectées environ deux fois supérieures. Ces profondeurs

restent toutefois limitées et ne dépassent pas les 250 µm malgré le seuil de grippage très faible

pour cet acier (11 MPa).

Les faibles profondeurs affectées pour l’A660-NT-350 s’expliquent très probablement par

l’existence de carbures de taille importante (~ 5 µm), répartis de manière homogène dans la

matrice. Ces carbures permettent donc de confiner la modification microstructurale en proche

surface par un effet d’épinglage des dislocations qui donne lieu à des phénomènes

microstructuraux localisés (Figure 16).

Figure 16 : Figures de pôle inverse superposées à la qualité d’image représentant la microstructure d’une coupe

longitudinale de l’A660-NT-175 à 280 µm de profondeur. On observe une courbure dans l’orientation cristalline ainsi que la

mise en avant de bandes de glissement et de macles probablement induites par la présence de carbures

Comme pour le Nitronic60, l’application du traitement K33 ne modifie pas significativement

les profondeurs affectées. L’essai de grippage augmente faiblement la profondeur de ces zones.

Dans le cas du grippage modéré, on observe un confinement de la plasticité en proche surface,

probablement expliqué par la présence des carbures dans la matrice de l’AISI660.

151

 Uranus45N

Figure 17 : Figures de pôle inverse superposées à la qualité d’image représentant l’évolution de la microstructure avant

essai (UR-NT-AE et UR-K33-AE) et après essai à 350 MPa (UR-NT-350 et UR-K33-350)

152

L’UR-NT-350 présente des zones affectées légèrement supérieures à celles observées pour

l’A660-NT-350 (~ 400 µm au lieu de 250 µm).

On remarque également un phénomène à cet acier en proche surface : proche des zones

grippées, une réorganisation des phases est observée (Figure 19).

Figure 19 : Observation BSD représentant la réorganisation de phase en proche surface au sein de l’UR-NT-350. Les phases

claires sur cette image correspondent à l’austénite et les phases foncées correspondent à la ferrite

Les analyses EDS réalisées sur les parties foncées de l’image indiquent une composition

chimique identique à celle de la ferrite présente initialement dans cet acier. De même, les parties

claires ont la même composition que la phase austénitique de l’Uranus45N. L’observation BSD

couplée à ces mesures EDS indique donc que la microstructure s’organise sous la forme d’îlots

d’austénite entourés par une phase ferritique molle.

Il a été montré au cours du chapitre 3 que l’UR-NT-350 présente une faible augmentation de la

dureté en proche surface par rapport aux autres nuances à l’issue de l’essai de grippage. La

Figure 20 rappelle le profil de dureté de cet échantillon en précisant les zones de réorganisation

des phases au niveau de la zone où la mesure de nano-indentation a été réalisée. On observe

que l’augmentation de la dureté reste faible au niveau de la zone où une réorganisation des

phases intervient. Cette réorganisation des phases explique donc probablement le profil de

dureté pour cet échantillon, mise en évidence lors du chapitre 3.

153

Figure 20 : Evolution de la dureté pour l’UR-NT-350 et réorganisation des phases au niveau de la zone étudiée.

L’UR-KD-AE et l’UR-KD-350 présentent des évolutions de microstructures comparables aux

autres nuances traitées précédemment décrites.

En revanche, l’essai iso-matériaux UR-KD-350 présente un comportement différent. En effet,

il a été montré que le seuil de grippage de ce couple de matériaux est faible, avec un cisaillement

de la couche traitée qui mène à un arrachement de matière (cf chapitre 3).

La microstructure du pion ainsi grippé révèle localement la superposition de plusieurs couches

en extrême surface (Figure 21.a). Les analyses EBSD réalisées indiquent que la microstructure

est indexable au niveau des couches superposées mais pas au niveau des zones de transfert de

matière (Figure 21.b).

Figure 21: Observation BSD présentant la superposition de couches au sein de l’UR-KD-350 testé contre une plaque de

même nuance et de même traitement.

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Les mesures locales de dureté réalisées par nanoindentation indiquent quant à elles que ces

couches superposées sont d’une dureté équivalente à celle obtenue au sein des couches traitées

K33. Ces couches en extrême surface correspondent donc à des couches traitées qui ont été

délaminées lors de l’essai, probablement due à l’affinité chimique entre les matériaux en

contact. Ces couches demeurent indexables par EBSD, ce qui prouve que le niveau de

plastification est comparativement faible au niveau de ces couches traitées. Entre celles-ci sont

intercalées des zones non indexables par EBSD dont la dureté est similaire à celle des zones

déformées et écrouies.

On remarque au sein des couches délaminées une alternance des phases perpendiculaire à la

surface, ce qui indique que ces couches proviennent du pion et non de la plaque (dont

l’alternance de phase est parallèle à la surface).

Il existe donc à proximité de la délamination de ces couches une partie de la surface en contact

qui n’est plus traitée. Le grippage s’initie alors au niveau de ces zones non traitées, ce qui

explique le seuil de grippage faible de cette configuration.

En synthèse, dans le cas du grippage modéré, les échantillons présentent une modification de

la microstructure en sous-surface plus importante que celle observée pour le grippage tolérant.

Cette modification microstructurale reste cependant localisée sur une profondeur relativement

faible.

L’apparition prématurée du grippage dans le cas de l’essai iso-matériaux UR-KD-350

s’explique donc par la délamination de la couche traitée lors de l’essai.

Cette délamination intervient probablement à la suite du cisaillement de ces couches présentant

une affinité chimique importante.

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Dans le document Grippage des aciers inoxydables : influence de la nature des matériaux, de la microstructure et des traitements thermochimiques de surface (Page 154-160)