I. Bibliographie
I.6. Suivi de la propagation de fissure par le potentiel électrique
I.6.6 Influence de la déformation et de la plasticité sur la mesure de potentiel électrique
La mise en œuvre de la technique du suivi de potentiel électrique est basée sur le principe simple que la propagation d’une fissure au sein d’une éprouvette soumise à un courant continu va engendrer une hausse de la différence de potentiel de part et d’autre de cette fissure. Dans la pratique, d’autres effets, en plus de la propagation d’une fissure peuvent affecter le champ de potentiel et par conséquent la mesure de la différence de potentiel.
Bien que limitée pour les essais associés à une plasticité confinée en pointe de fissure selon Richie et Bath (Ritchie and Bathe, 1979), l’influence sur le suivi de potentiel de paramètres autres que la propagation d’une fissure peut s’avérer importante dans un contexte de plasticité généralisé (Ljustell, 2013, 2011). Dans ce cadre, deux paramètres sont principalement suspectés comme pouvant être à l’origine d’une éventuelle erreur sur la mesure de la différence de potentiel : la déformation et la plasticité.
Dans son étude menée sur des éprouvettes de type CT et SENT (en acier inoxydable de type 316H), Tarnowski (Tarnowski et al., 2017, 2015) note par exemple que, sous l’effet de la déformation, la mesure de la propagation de fissures par la méthode du suivi du potentiel électrique peut donner lieu à des erreurs relativement importantes. En effet, alors qu’aucune fissure n’est encore physiquement présente, le suivi du potentiel électrique peut, dans la configuration la plus défavorable de leur étude, prédire des propagations allant jusqu’à un millimètre. L’auteur souligne par ailleurs l’importance du positionnement des sondes de mesure du potentiel et note qu’un placement optimal de ces dernières contribue à limiter les erreurs de mesure.
Un autre auteur (Ljustell, 2011) a étudié, sur un acier inoxydable 316L, les effets de la déformation et de la plasticité sur la méthode du suivi du potentiel électrique. L’auteur démontre
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Synthèse de la revue bibliographique
Après un rappel des principales propriétés inhérentes aux aciers inoxydables austénitiques, une revue bibliographique du comportement de ces derniers, axée sur le comportement cyclique et les mécanismes de déformation, a été proposée.
Ainsi, les aciers inoxydables austénitiques, et plus particulièrement le 304L, présentent habituellement trois phases d’évolution quand ils sont sollicités en fatigue. Après une première phase de consolidation, un adoucissement cyclique intervient rapidement puis s’ensuit une longue phase de stabilisation précédant la rupture du matériau. Concernant les modes de déformation au sein de ces alliages, trois principaux mécanismes sont identifiés. Le glissement des dislocations constitue le mode de déformation prépondérant, il peut toutefois entrer en compétition avec deux autres mécanismes que sont le maclage et la transformation martensitique.
Les principaux facteurs pouvant influencer la durée de vie en fatigue des aciers inoxydables austénitiques ont ensuite été évoqués. Les effets de l’environnement, de la température ou encore des conditions de sollicitation ont par exemple été cités. L’influence de l’état de surface sur la durée de vie a également été abordée et notamment l’impact des imperfections de surface. L’influence de la présence de défauts sur la tenue en fatigue a été traitée plus en détails dans une troisième partie. D’une manière générale, la présence d’imperfections de surface est néfaste à la durée de vie en fatigue. Les réductions de durées de vie peuvent être conséquentes et sont souvent dépendantes d’un certain nombre de paramètres, tels que la géométrie des entailles ou encore les contraintes résiduelles les entourant.
La quatrième partie de cette revue bibliographique s’est intéressée aux paramètres pouvant représenter la force motrice de propagation dans un contexte où la plasticité n’est pas confinée en pointe de fissure. Après un rappel concernant l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes ΔK, trois paramètres, l’amplitude de variation de l’intégrale J (ΔJ), l’amplitude du facteur d’intensité de déformation ΔKε et le déplacement en pointe de fissure CTOD, ont été présentés. Ces derniers ont été utilisés dans de nombreuses études et représentent souvent une bonne alternative au paramètre ΔK dans des contextes se situant hors du cadre élastique linéaire. Les aspects amorçage et propagation de fissure ont ensuite été abordés en détails dans la cinquième partie de ce premier chapitre. Les principales caractéristiques de l’amorçage sur l’acier 304L ont ainsi été mises en évidence. Les mécanismes de propagation dans les métaux ductiles ont ensuite été rappelés, puis, un rapide focus a été effectué sur la propagation de fissure au sein de l’acier 304L. Les études évoquées ont notamment mis en relief les différents stades de propagation pouvant intervenir au sein de cet alliage.
Enfin, la dernière partie, consacrée au suivi de fissure par l’intermédiaire de la technique DCPD, a permis de mettre en lumière les principaux facteurs pouvant influencer les mesures de potentiel. Différentes techniques de calibration ont par ailleurs été présentées. La technique de calibration numérique apparaît comme étant la plus simple à mettre en œuvre. En outre, cette méthode donne généralement de bons résultats malgré quelques différences par rapport à l’expérimental.
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C
HAPITRE
II : M
ATERIAU
,
METHODES
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Introduction
Les principales caractéristiques microstructurales et mécaniques de l’acier inoxydable austénitique 304L étudié sont présentées dans un premier temps. Une description de la géométrie d’éprouvette utilisée est ensuite réalisée, puis, la procédure de préparation des échantillons est détaillée. Enfin, les essais de fatigue ainsi que leurs conditions associées sont décrits.
Dans la seconde partie de ce chapitre, les deux procédés utilisés afin d’introduire artificiellement des imperfections surfaciques sur les échantillons sont présentés.
Le troisième point propose la caractérisation géométrique des défauts introduits artificiellement après une brève présentation des dispositifs de mesure mis en œuvre pour cela. L’étude systématique des caractéristiques spécifiques des imperfections permet de réaliser une comparaison des deux procédés d’usinage.
Les méthodes expérimentales de suivi de la propagation des fissures adoptées au cours de cette étude font l’objet d’une quatrième partie. La technique des marquages à l’encre y est notamment évoquée ainsi que la méthode du suivi de potentiel électrique. Cette dernière a été prioritairement employée dans le cadre de cette étude afin de suivre l’évolution des fissures de fatigue se développant à partir des défauts de surface.
Enfin, une dernière partie est consacrée à la description des méthodes numériques utilisées en appui et en complément de la démarche expérimentale.
Les méthodes expérimentales et numériques détaillées dans ce chapitre sont également applicables à l’acier faiblement allié 18MND5 qui a été étudié en complément du 304L. Les résultats associés à ce second matériau sont présentés au cours du chapitre V.
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