4.1. INFLUENCE DU FLUOTOURNAGE SUR LA MICROSTRUCTURE
Le matériau initial, dont la carteEBSDest donnée en figure4.1a, montre deux popu- lations de tailles de grains : des grains de tailles de l’ordre de 1 à 6µm (qui représentent en nombre 93 % des grains) et quelques grains d’une taille de l’ordre de 10 à 15µm, ces derniers présentant une désorientation intra-granulaire non négligeable (de 5 à 35°). Cette microstructure est donc le résultat d’un recuitα-βincomplet, puisque la croissance de grains n’a que peu, voire pas, eu lieu. Ceci s’explique probablement par la position de l’échantillon par rapport à la barre issue du laminoir1.
Sur l’échantillon21, la déformation semble s’être faite principalement par dislocation, bien qu’une macle soit visible (colorée en bleu, au milieu en bas de la figure4.1b, c’est-à- dire avec la direction {11¯20} proche de~ur). Compte tenu de la forte proportion de points
indexés et du fortBC, on peut en déduire que le taux d’écrouissage est relativement faible. L’échantillon22présente quant à lui une structure plus hétérogène, puisqu’elle consiste en de petits grains isolés (en b. à g. de la figure4.1c) et de gros grains traversés par des macles (en bleu, cette fois encore). Étant donnée la longueur des macles visibles sur la figure4.1c, il apparait que ces macles peuvent traverser les anciens joints de grain. De plus, certains grains semblent peu fragmentés et présentent une faible densité de dislocations (en b. à d.).
Sur l’échantillon23, si aucune macle n’est identifiable graphiquement, l’analyse de la désorientation montre que des macles sont présentes. Toutefois, les joints de macles sont très déformés – d’où la difficulté d’identification –, ce qui indique que ces dernières se sont formées au début de la déformation, probablement lors des premiers passages de la molette.
Les échantillons24et25ont clairement subi une très forte fragmentation de grains. Bien que les données soient alors lacunaires, illustrant un très fort écrouissage en dehors des grains fragmentés, le fort gradient deBCau sein du matériau implique nécessairement un arrangement des dislocations de façon à laisser de nouveaux grains très peu écrouis : la désorientation intra-granulaire (telle que définie en partie2.4.1, page67) des grains de taille inférieure à 500 nm est toujours inférieure à 5°. Si des grains restent non fragmentés sur l’échantillon24, la fragmentation semble complète sur l’échantillon25.
Toutes les macles rapportées ici étaient des macles {10¯12}〈¯1011〉 (Σ11b, voir tableau1.3 page13).
4.1.3 Discussion
En comparant les conditions expérimentales des échantillons21et22, on remarque que la seule différence est la profondeur de passe (respectivement 0,9 et 1,2 mm). On peut donc en conclure que l’occurrence du maclage dépend principalement de la valeur de la déformation. Cette hypothèse est par ailleurs confirmée par l’échantillon23, qui montre 1. La barre a un diamètre extérieur de 100 mm, tandis que l’échantillon a été prélevé sur une préforme de diamètre 33,5 mm (voir figureA.4pageIV), soit une distance supérieure à 30 mm par rapport aux surfaces extérieures, d’où un faible effet du traitement thermique sur la microstructure.
que ce maclage a toujours lieu, même en augmentant la vitesse de déformation. Toutefois, le fait que les macles soient déformées sur l’échantillon23et non sur l’échantillon22sug- gère que le fait d’augmenter la vitesse de déformation (en augmentant la vitesse de rotation du mandrin) réduit la déformation nécessaire au maclage. Celui-ci étant un phénomène favorable du point de vue de la formabilité (car permettant une forte fragmentation des grains tout en minimisant l’écrouissage [FOLLANSBEEet GRAY,1989]), on peut en conclure que pour forcer son occurrence il est possible de compenser une diminution du taux de rétreint par une augmentation de la vitesse de déformation.
L’absence de lubrification résulte en une très forte fragmentation de grains, probable- ment du fait d’un plus fort auto-échauffement, favorable aux phénomènes deDRV/RXD. Compte tenu des résultats précédents, il est probable que le matériau ait subi du maclage dans les cas24et25, mais les cartesEBSDsont trop lacunaires pour confirmer ou infirmer cette hypothèse.
Le maclageΣ11b est le même que celui rapporté en partie2.5(p.72) après une seconde passe sur fluotour industriel, ce qui suggère que ce mode de déformation est inhérent au fluotournage. Si aucune macle n’a pu être mise en évidence après la première passe sur les pièces industrielles (cf. §2.3.2p. 59), le résultat précédent tend à montrer que le maclage a bien eu lieu lors de cette passe, mais que les macles ont par la suite été suffisamment déformées pour qu’elles ne soient plus identifiables. Ainsi, il semble donc que le traitement α-β réalisé sur les échantillons industriels n’ait fait que retarder le maclage lors du fluotournage, d’où le fait que des macles aient été mises en évidence après la seconde passe uniquement.
De plus, ce maclage peut expliquer la forte sensibilité à la vitesse de déformation mise en évidence en partie3.3.3(p.124) : étant très minoritaire lors des essais conventionnels (torsion, compression) pour des vitesses de déformation lentes à modérées, le comporte- ment macroscopique n’est alors pas représentatif de celui observé lors du fluotournage. Sur l’échantillon22, l’activité de maclage semble très importante alors que la vitesse de déformation est faible (inférieure à 1 s−1d’après la simulation numérique). L’occurrence ou non du maclage dépendant de la vitesse de déformation et du mode de sollicitation, on peut résumer la dépendance de la contrainte d’écoulement (notéeσ par la suite) à la vitesse de déformation comme le schématise la figure4.2: à faible vitesse de déformation (c’est-à-dire inférieure à une vitesse seuil ˙εc), la déformation se fait principalement par
glissement des dislocations, avec une pente (m) très faible ; si la vitesse de déformation est suffisamment élevée (˙ε> ˙εc), alors le maclage devient prépondérant, et la dépendance
est alors beaucoup plus marquée. D’après cette théorie, la valeur seuil ˙εc serait alors
dépendante du mode de sollicitation :
— supérieure à 1000 s−1en traction/compression [COGHEet collab.,2012;FOLLANSBEE
et GRAY,1989]
4.2. INFLUENCE DE LA COMPOSITION CHIMIQUE ET DE LA MICROSTRUCTURE
— inférieure à 1 s−1en fluotournage.
Cette augmentation de la sensibilité à la vitesse de déformation à partir d’un certain seuil a été rapportée sur certains matériaux à maillehc[FOLLANSBEEet GRAY,1989] ainsi que sur des matériaux à symétrie cubique [ARMSTRONG,2014;KURUKURIet collab.,2014].
σ
log(˙ε) ˙
εc
glissement maclage
FIGURE4.2 – Illustration de l’évolution de la contrainte d’écoulement du TA6V en fonction