Conclusion chapitre 5

Les essais et analyses réalisés permettent de mettre en évidence les points suivants. Tout d’abord, il est montré que la taille des ex-grains β, dans l’intervalle de taille considéré entre 1 et 2mm, n’a pas d’influence sur les vitesses de propagation des microstructures lamellaires car pour toutes ces microstructures, les vitesses de propagation ne présentent aucune différence notable.

Une transition entre deux régimes de propagation est observée sur les courbes obtenues sur les

cristallographique, et un régime de propagation correspondant à des valeurs de ΔK plus élevées, insensible à la cristallographie, déjà mentionné dans la littérature[25], [33], [43], [44], [46].

Le changement d’un régime à un autre lors d’essais sur des microstructures lamellaires s’accompagne d’une diminution de la rugosité des faciès et de la tortuosité du chemin de propagation. Cette rugosité plus importante avant transition a été vérifiée à l’aide de mesure 3D des faciès de rupture, qui montre une diminution d’environ 20% de la rugosité au passage de la transition.

La comparaison entre les microstructures lamellaires et les microstructures bimodales montre que les microstructures lamellaires présentent des performances nettement supérieures durant le régime ralenti avant transition. Après transition, les vitesses de propagation des deux types de microstructures tendent à se rejoindre. La différence de rugosité des faciès de rupture entre les deux microstructures, particulièrement forte pourrait expliquer cette différence via l’augmentation des effets de fermeture causés par la rugosité. Pour valider cette hypothèse, les effets de fermeture de fissure ont été mesurés. Il a été montré que la fermeture explique en partie la différence entre les microstructures bimodales et lamellaires. Cependant, en

comparant les microstructures lamellaires et bimodales en ΔKeffectif ou à fort rapport de charge, et donc sans

influence de la fermeture, on constate qu’une différence existe toujours en terme de résistance à la propagation de fissure. La fermeture n’est donc pas le seul effet entrainant ce changement de résistance. Une explication à cette différence restante pourrait être la déviation du chemin de fissuration lié à la microstructure. Dans les microstructures lamellaires, la microstructure, de taille conséquente entraine une déviation de la fissure qui semble suivre les plans cristallographiques. Cette déviation entraine alors une augmentation de la longueur totale du chemin de fissure et génère une propagation en mode mixte mode I/ mode II. La prise en compte de la réduction du ΔK provoqué par cette propagation en mode mixte, selon la méthode proposée par Suresh, a montré qu’elle permet d’expliquer la différence résiduelle entre microstructure lamellaire et bimodale, après prise en compte de la fermeture.

Ces résultats pourraient s’expliquer par une localisation de la plasticité dans les plans cristallographiques avant la transition. En se limitant à l’activation de système de déformation dans ces plans, la déformation entraine la fissure dans des déviations importantes. Après la transition, l’activation par la zone plastifiée de plus de sources de déformation permet d’augmenter le nombre de systèmes qui peuvent être suivis par la fissure pour se propager, entrainant une diminution des déviations de la propagation par rapport à la direction de propagation macroscopique. En effet, avec plus de systèmes activés et ne se limitant moins aux seuls systèmes de glissement, la fissure suit un chemin moins tortueux, donc un parcours plus court à l’échelle macroscopique et générant moins de déviation du chemin de propagation par rapport au plan de propagation macroscopique.

Une autre explication à cette transition, avancée dans la littérature, pourrait être liée à la taille de la zone plastique. En effet, la transition apparait lorsque la taille de zone plastique dépasse la taille des colonies. Cet

effet est schématisé sur les Figure 126 et Figure 127. Dans ces illustrations, seul le système de déformation

cristallographique basal est considéré.

On y voit que lorsque la zone plastique est plus petite que la taille des colonies, des mécanismes de déformation peuvent s’activer selon les plans cristallographiques. Ce schéma présente en gris les systèmes de déformation « hérités » de la propagation selon le plan basal de la colonie précédente, et les systèmes de déformation cristallographique de la colonie dans laquelle se propage la fissure en rouge. Du fait de la petite taille de la zone plastique contenue dans la colonie, la déformation selon les systèmes de glissement

cristallographique peut ainsi s’activer et permettre, par la suite, à la fissure de suivre ces plans cristallographiques.

Figure 126 : Zone plastifiée avant transition.

Lorsque la zone plastifiée devient plus importante que la taille des colonies, les différentes colonies affectées sont amenées à se déformer ensemble, limitant ainsi la possibilité pour la fissure de suivre les plans cristallographiques de la colonie dans laquelle se propage la fissure. Ainsi, de fortes déviations de la fissure selon les plans cristallographiques sont plus difficiles à obtenir. Ce résultat, observé à chaque rapport de charge pour le même niveau de ΔK est donc lié à la zone plastifié cyclique.

Figure 127 : Zone plastifiée après transition

La compréhension de ces effets en pointe de fissure peut être améliorée notamment par l’analyse des différents plans de propagation et systèmes de glissements activés. Ceci peut être effectué via des analyses EBSD du chemin de propagation et des essais in-situ en pointe de fissure.

Les essais sous vide ont permis de caractériser les propriétés de résistance intrinsèques de deux microstructures, afin de mettre en évidence, par comparaison avec les résultats obtenus sous air, l’influence de l’environnement dans la transition observée sur les microstructures lamellaire. L’air a une influence négative sur la microstructure bimodale, alors qu’il a un effet positif sur la microstructure lamellaire. Deux aspects importants sont observés sur cette dernière microstructure. Dans un premier temps on remarque que les effets de fermeture sont moins importants sur la microstructure lamellaire sous vide que sous air, alors qu’ils sont similaire sur la microstructure bimodale, quel que soit l’environnement. De plus, la transition qui est observé sur les microstructures lamellaires sous air disparait quasi totalement sous vide. La tendance à un régime de propagation cristallin pseudo stade I et ralenti n’est donc pas observée sous vide. Les performances de la microstructure lamellaire sont ainsi plus faibles sous vide que sous air, contrairement à la microstructure bimodale.

6 Analyse de l’endommagement en pointe de fissure

Il a été vu dans le chapitre précédent que le régime de propagation présente un caractère fortement cristallographique avant la transition et est principalement de type stade II après la transition. Afin de comprendre ces observations, plusieurs analyses complémentaires ont étés réalisées. Du fait du temps nécessaire à la réalisation de ces analyses, elles sont réalisées exclusivement sur le traitement 3h Tβ+25°C. Le premier type d’analyse consiste à effectuer des cartographies EBSD de chemin de fissuration à différents niveaux de ΔK, avant et après la transition observée sur les courbes de propagation. Cette analyse permettra de valider ou d’infirmer la tendance à une propagation fortement cristallographique avant la transition. Le deuxième type d’analyse est composé d’essais in-situ au MEB sur des micro-éprouvettes prélevées en pointe de fissure après deux essais interrompus, l’un avant la transition et le second après. Ces essais permettront, avec l’observation in-situ au cours du chargement couplée à des analyses EBSD, d’observer la localisation de la déformation en pointe de fissure.