Etat de réception

Bien que ces alliages ne soient pas utilisés dans cet état métallurgique, les essais de macrodureté sur l’état de réception permettent de mettre en avant les impacts du passé thermomécanique sur les propriétés mécaniques, et notamment celui de l’écrouissage des nuances étirées (Tableau 9). Ainsi un étirage de 15% sur les nuances de 625+ va augmenter sa macrodureté de 100HV (voire 150HV) par rapport à une nuance recuite, d’où une mise en évidence simple de l’augmentation des propriétés mécaniques par écrouissage. De plus, il est intéressant de noter que les trois nuances d’alliage 718 ont des macroduretés similaires, et ceci indépendamment de leur composition chimique.

Chapitre I. Métallurgie des alliages de l’étude

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718 TD707 TD708 625+NR 625+R TC130 TC131

HV30 moyen

(5 empreintes) 210(+/-3) 208(+/-3) 212(+/-3) 380(+/-2) 215(+/-3) 350(+/-3) 345(+/-3)

Tableau 9. Dureté Vickers des alliages d’étude à l’état de réception. I.4.2.2 Etat vieilli

Après leur traitement de vieillissement respectif, les alliages ont été testés en traction à température ambiante et à 350°C (température maximale de service) et comparés avec les spécifications requises par AREVA NP. Les données traitées des essais de traction à température ambiante ainsi que celles des essais de macrodureté, sont reportées dans le Tableau 10, tandis que celles des essais de traction à 350°C sont présentées dans le Tableau 11. Pour chaque matériau et pour chaque condition, trois essais de traction ont été réalisés. La reproductibilité des essais fait que les moyennes reportées sont représentatives du comportement des matériaux, si on considère un écart type de 10MPa pour les résistances mécaniques (Rm) et les limites d’élasticité (Rp0,2%) et un écart type de 0,5% pour les

allongements à rupture et les allongements répartis.

I.4.2.2.1 Propriétés mécaniques à température ambiante

Les valeurs mesurées par macrodureté sur les états vieillis, comparées à celles mesurées sur les états de réception, traduisent de manière évidente l’effet et la qualité du durcissement dû à la précipitation lors du traitement thermique de vieillissement. Pour les alliages de base 718, les valeurs de macrodureté sont doublées entre les deux états métallurgiques, tandis que pour les alliages de 625+, le renforcement est plus relatif. Néanmoins, la combinaison de l’écrouissage et du traitement thermique de vieillissement permet aux alliages 625+ d’avoir des propriétés mécaniques comparables à celles de l’alliage 718, en termes de macrodureté, de résistance mécanique et de limite élastique. Toutefois, une diminution de la ductilité est à noter pour ces alliages écrouis. En effet, cette dernière est réduite pour une nuance écrouie par rapport à une nuance recuite. Les propriétés mécaniques des nuances enrichies en Mo sont similaires aux propriétés mécaniques d’un alliage 718 conventionnel. 718 TD707 TD708 625+NR 625+R TC130 TC131 HV30 moyen (5 empreintes) 456(+/-5) 454(+/-4) 452(+/-5) 455(+/-5) 395(+/-5) 466(+/-8) 462(+/-9) Rm (MPa) 1420 1405 1398 1407 1290 1415 1402 Rp0,2% (MPa) 1265 1272 1280 1298 1138 1317 1298 Arupture % 21,9 24,8 23,0 19,6 28,0 18,5 18,8 Aréparti % 19,4 20,2 19,8 14,35 21,6 11,4 11,6

Tableau 10. Propriétés mécaniques des alliages d’étude à l’état vieilli à température ambiante : Tests de macrodureté Vickers, moyenne sur 3 essais de traction à 10-3s-1 (Résistance mécanique (Rm), limite d’élasticité (Rp0,2%), et allongements).

I.4.2.2.2 Propriétés mécaniques à 350°C

Il est important de voir l’évolution des propriétés des matériaux d’étude en fonction de la température et il est d’autant plus intéressant de connaître les propriétés mécaniques de ces matériaux à la température à laquelle ils seront utilisés. L’ensemble des matériaux d’étude perd entre 30 et 60MPa à leur valeur de résistance maximale entre un essai à

l’ambiante et un essai à 350°C. La ductilité et l’allongement réparti chutent également excepté pour les nuances TC130 et TC 131 où ils n’évoluent quasiment pas. Au regard de ces propriétés, l’ensemble de ces matériaux, exceptée la nuance 625+IndR, remplit les spécifications du cahier des charges industriels. Toutefois, pour les nuances de 625+ écrouies, les allongements à rupture à 350°C bien qu’acceptables sont bien plus faibles que ceux des alliages base 718. L’alliage 625+IndR a, quant à lui, une résistance maximale à 350°C trop faible par rapport aux spécifications. Néanmoins, il sera, tout de même, étudié afin de pouvoir appréhender les effets de l’écrouissage.

718 TD707 TD708 625+NR 625+R TC130 TC131

Rm (MPa) 1388 1325 1326 1360 1260 1352 1356

Rp0,2% (MPa) 1253 1180 1186 1252 1052 1247 1235

Arupture % 20,1 20,8 22,0 17,8 27,5 18,9 19,2

Aréparti % 11,5 14,2 15,8 10,9 25,4 11,4 11,5

Tableau 11. Propriétés mécaniques des alliages d’étude à l’état vieilli à 350°C ; moyenne sur 3 essais de traction à 10-3s-1.

En Conclusion :

Tous les matériaux de l’étude ont été caractérisés d’un point de vue microstructural et du point de vue des caractéristiques mécaniques standards.

La présence de phases secondaires ou d’inclusions a été observée dans certains alliages d’étude. Ces différences de microstructure entre ces alliages sont à mettre en parallèle avec d’une part, les différences de compositions chimiques entre les alliages base 718 et les alliages base 625+ et avec d’autre part, les procédés d’élaboration de chacune des coulées de l’étude. Le rôle et la nocivité de ces phases, dans les mécanismes de CSC ou de FPH, seront discutés respectivement dans les chapitres III et IV.

Malgré une certaine hétérogénéité de microstructure en termes de taille de grains ou de phases secondaires, les résultats des essais mécaniques macroscopiques ont montré une très faible dispersion pour l’ensemble des matériaux testés. Enfin, tous les alliages de l’étude, exceptée la nuance 625+IndR, possèdent les propriétés mécaniques requises par les spécifications industrielles.

CHAPITRE II

II.

METHODES EXPERIMENTALES

La matrice expérimentale qui a permis de comparer les différents alliages de l’étude implique l’utilisation de nombreuses techniques de caractérisation. Des techniques conventionnelles ont été employées afin d’une part, de caractériser l’état métallurgique et les propriétés mécaniques des matériaux d’étude et d’autre part, de vérifier leur conformité vis à vis des spécifications industrielles. En plus de ces techniques, des méthodes de caractérisation plus spécifiques permettant de se rapprocher des conditions d’exploitation de ces matériaux ont été développées et appliquées afin d’extraire des paramètres facilitant la comparaison des alliages et la compréhension des phénomènes observés. Seules les méthodes expérimentales qui ont permis la caractérisation et l’analyse de la réactivité et du comportement mécanique des alliages étudiés en milieu primaire ou en conditions approchées seront décrites dans les paragraphes ci-dessous.

II.1

Méthodes de caractérisation du comportement des